Java рисование 2 (несколько) сигнала с использованием AudioWaveformCreator

Question

Этот вопрос касается кода, используемого для ответа в этой ветке.Я использую код, написанный Николасом ДиПьяцца, а затем вариант Эндрю Томпсоном.Я добавляю второй AudioWaveformCreator к этому коду, и результат одинаков для обоих AWC.Я не могу понять, почему.То, что я пытаюсь сделать, это показать 2 разных сигнала (из разных файлов) в одной панели JOption.

import java.awt.BasicStroke;
import java.awt.Color;
import java.awt.Font;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.font.FontRenderContext;
import java.awt.font.LineBreakMeasurer;
import java.awt.font.TextAttribute;
import java.awt.font.TextLayout;
import java.awt.geom.Line2D;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.text.AttributedCharacterIterator;
import java.text.AttributedString;
import java.util.Vector;

import javax.imageio.ImageIO;
import javax.sound.sampled.AudioFormat;
import javax.sound.sampled.AudioInputStream;
import javax.sound.sampled.AudioSystem;
import javax.sound.sampled.DataLine;
import javax.sound.sampled.LineUnavailableException;
import javax.sound.sampled.TargetDataLine;
import javax.sound.sampled.UnsupportedAudioFileException;
import javax.swing.ImageIcon;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JOptionPane;


public class AudioWaveformCreator2 {
    AudioInputStream audioInputStream;
    Vector<Line2D.Double> lines = new Vector<Line2D.Double>();
    String errStr;
    Capture capture = new Capture();
    double duration, seconds;
    //File file;
    String fileName = "out.png";
    SamplingGraph samplingGraph;
    String waveformFilename;
    Color imageBackgroundColor = new Color(20,20,20);
    Object result = null;

    public AudioWaveformCreator2(File url, String waveformFilename) throws Exception {
        if (url != null) {
            try {
                errStr = null;
                audioInputStream = AudioSystem.getAudioInputStream(url);
                long milliseconds = (long)((audioInputStream.getFrameLength() * 1000) / audioInputStream.getFormat().getFrameRate());
                duration = milliseconds / 1000.0;
                samplingGraph = new SamplingGraph();
                samplingGraph.createWaveForm(null);                
            } catch (Exception ex) { 
                reportStatus(ex.toString());
                throw ex;
            }
        } else {
            reportStatus("Audio file required.");
        }
    }
    /**
     * Render a WaveForm.
     */
    class SamplingGraph implements Runnable {

        private Thread thread;
        private Font font10 = new Font("serif", Font.PLAIN, 10);
        private Font font12 = new Font("serif", Font.PLAIN, 12);
        Color jfcBlue = new Color(000, 000, 255);
        Color pink = new Color(255, 175, 175);


        public SamplingGraph() {
        }


        public void createWaveForm(byte[] audioBytes) {

            lines.removeAllElements();  // clear the old vector

            AudioFormat format = audioInputStream.getFormat();
            if (audioBytes == null) {
                try {
                    audioBytes = new byte[
                        (int) (audioInputStream.getFrameLength() 
                        * format.getFrameSize())];
                    audioInputStream.read(audioBytes);
                } catch (Exception ex) { 
                    reportStatus(ex.getMessage());
                    return; 
                }
            }
            int w = 500;
            int h = 200;
            int[] audioData = null;
            if (format.getSampleSizeInBits() == 16) {
                 int nlengthInSamples = audioBytes.length / 2;
                 audioData = new int[nlengthInSamples];
                 if (format.isBigEndian()) {
                    for (int i = 0; i < nlengthInSamples; i++) {
                         /* First byte is MSB (high order) */
                         int MSB = (int) audioBytes[2*i];
                         /* Second byte is LSB (low order) */
                         int LSB = (int) audioBytes[2*i+1];
                         audioData[i] = MSB << 8 | (255 & LSB);
                     }
                 } else {
                     for (int i = 0; i < nlengthInSamples; i++) {
                         /* First byte is LSB (low order) */
                         int LSB = (int) audioBytes[2*i];
                         /* Second byte is MSB (high order) */
                         int MSB = (int) audioBytes[2*i+1];
                         audioData[i] = MSB << 8 | (255 & LSB);
                     }
                 }
             } else if (format.getSampleSizeInBits() == 8) {
                 int nlengthInSamples = audioBytes.length;
                 audioData = new int[nlengthInSamples];
                 if (format.getEncoding().toString().startsWith("PCM_SIGN")) {
                     for (int i = 0; i < audioBytes.length; i++) {
                         audioData[i] = audioBytes[i];
                     }
                 } else {
                     for (int i = 0; i < audioBytes.length; i++) {
                         audioData[i] = audioBytes[i] - 128;
                     }
                 }
            }

            int frames_per_pixel = audioBytes.length / format.getFrameSize()/w;
            byte my_byte = 0;
            double y_last = 0;
            int numChannels = format.getChannels();
            for (double x = 0; x < w && audioData != null; x++) {
                int idx = (int) (frames_per_pixel * numChannels * x);
                if (format.getSampleSizeInBits() == 8) {
                     my_byte = (byte) audioData[idx];
                } else {
                     my_byte = (byte) (128 * audioData[idx] / 32768 );
                }
                double y_new = (double) (h * (128 - my_byte) / 256);
                lines.add(new Line2D.Double(x, y_last, x, y_new));
                y_last = y_new;
            }
            saveToFile();
        }


        public void saveToFile() {            
            int w = 500;
            int h = 200;
            int INFOPAD = 0;

            BufferedImage bufferedImage = new BufferedImage(w, h, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
            Graphics2D g2 = bufferedImage.createGraphics();

            createSampleOnGraphicsContext(w, h, INFOPAD, g2);            
            g2.dispose();
            // Write generated image to a file
            try {
                // Save as PNG
                File file = new File(fileName);
                System.out.println(file.getAbsolutePath());
                ImageIO.write(bufferedImage, "png", file);
                result =  new ImageIcon(fileName);
            } catch (IOException e) {
            }
        }


        private void createSampleOnGraphicsContext(int w, int h, int INFOPAD, Graphics2D g2) {            
            g2.setBackground(imageBackgroundColor);
            g2.clearRect(0, 0, w, h);
            g2.setColor(Color.white);
            g2.fillRect(0, h-INFOPAD, w, INFOPAD);

            if (errStr != null) {
                g2.setColor(jfcBlue);
                g2.setFont(new Font("serif", Font.BOLD, 18));
                g2.drawString("ERROR", 5, 20);
                AttributedString as = new AttributedString(errStr);
                as.addAttribute(TextAttribute.FONT, font12, 0, errStr.length());
                AttributedCharacterIterator aci = as.getIterator();
                FontRenderContext frc = g2.getFontRenderContext();
                LineBreakMeasurer lbm = new LineBreakMeasurer(aci, frc);
                float x = 5, y = 25;
                lbm.setPosition(0);
                while (lbm.getPosition() < errStr.length()) {
                    TextLayout tl = lbm.nextLayout(w-x-5);
                    if (!tl.isLeftToRight()) {
                        x = w - tl.getAdvance();
                    }
                    tl.draw(g2, x, y += tl.getAscent());
                    y += tl.getDescent() + tl.getLeading();
                }
            } else if (capture.thread != null) {
                g2.setColor(Color.black);
                g2.setFont(font12);
                //g2.drawString("Length: " + String.valueOf(seconds), 3, h-4);
            } else {
                g2.setColor(Color.black);
                g2.setFont(font12);
                //g2.drawString("File: " + fileName + "  Length: " + String.valueOf(duration) + "  Position: " + String.valueOf(seconds), 3, h-4);

                if (audioInputStream != null) {
                    // .. render sampling graph ..
                    g2.setColor(jfcBlue);
                    for (int i = 1; i < lines.size(); i++) {
                        g2.draw((Line2D) lines.get(i));
                    }

                    // .. draw current position ..
                    if (seconds != 0) {
                        double loc = seconds/duration*w;
                        g2.setColor(pink);
                        g2.setStroke(new BasicStroke(3));
                        g2.draw(new Line2D.Double(loc, 0, loc, h-INFOPAD-2));
                    }
                }
            }
        }

        public void start() {
            thread = new Thread(this);
            thread.setName("SamplingGraph");
            thread.start();
            seconds = 0;
        }

        public void stop() {
            if (thread != null) {
                thread.interrupt();
            }
            thread = null;
        }

        public void run() {
            seconds = 0;
            while (thread != null) {
                if ( (capture.line != null) && (capture.line.isActive()) ) {
                    long milliseconds = (long)(capture.line.getMicrosecondPosition() / 1000);
                    seconds =  milliseconds / 1000.0;
                }
                try { thread.sleep(100); } catch (Exception e) { break; }                              
                while ((capture.line != null && !capture.line.isActive())) 
                {
                    try { thread.sleep(10); } catch (Exception e) { break; }
                }
            }
            seconds = 0;
        }
    } // End class SamplingGraph

    /** 
     * Reads data from the input channel and writes to the output stream
     */
    class Capture implements Runnable {

        TargetDataLine line;
        Thread thread;

        public void start() {
            errStr = null;
            thread = new Thread(this);
            thread.setName("Capture");
            thread.start();
        }

        public void stop() {
            thread = null;
        }

        private void shutDown(String message) {
            if ((errStr = message) != null && thread != null) {
                thread = null;
                samplingGraph.stop();                
                System.err.println(errStr);
            }
        }

        public void run() {

            duration = 0;
            audioInputStream = null;

            // define the required attributes for our line, 
            // and make sure a compatible line is supported.

            AudioFormat format = audioInputStream.getFormat();
            DataLine.Info info = new DataLine.Info(TargetDataLine.class, 
                format);

            if (!AudioSystem.isLineSupported(info)) {
                shutDown("Line matching " + info + " not supported.");
                return;
            }

            // get and open the target data line for capture.

            try {
                line = (TargetDataLine) AudioSystem.getLine(info);
                line.open(format, line.getBufferSize());
            } catch (LineUnavailableException ex) { 
                shutDown("Unable to open the line: " + ex);
                return;
            } catch (SecurityException ex) { 
                shutDown(ex.toString());
                //JavaSound.showInfoDialog();
                return;
            } catch (Exception ex) { 
                shutDown(ex.toString());
                return;
            }

            // play back the captured audio data
            ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
            int frameSizeInBytes = format.getFrameSize();
            int bufferLengthInFrames = line.getBufferSize() / 8;
            int bufferLengthInBytes = bufferLengthInFrames * frameSizeInBytes;
            byte[] data = new byte[bufferLengthInBytes];
            int numBytesRead;

            line.start();

            while (thread != null) {
                if((numBytesRead = line.read(data, 0, bufferLengthInBytes)) == -1) {
                    break;
                }
                out.write(data, 0, numBytesRead);
            }

            // we reached the end of the stream.  stop and close the line.
            line.stop();
            line.close();
            line = null;

            // stop and close the output stream
            try {
                out.flush();
                out.close();
            } catch (IOException ex) {
                ex.printStackTrace();
            }

            // load bytes into the audio input stream for playback

            byte audioBytes[] = out.toByteArray();
            ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(audioBytes);
            audioInputStream = new AudioInputStream(bais, format, audioBytes.length / frameSizeInBytes);

            long milliseconds = (long)((audioInputStream.getFrameLength() * 1000) / format.getFrameRate());
            duration = milliseconds / 1000.0;

            try {
                audioInputStream.reset();
            } catch (Exception ex) { 
                ex.printStackTrace(); 
                return;
            }

            samplingGraph.createWaveForm(audioBytes);
        }
    } // End class Capture    

    public static void main(String [] args) throws Exception {

        AudioWaveformCreator2 awc = new AudioWaveformCreator2(new File("E:/PRODI ILKOM/Semester VIII/TA/wave/cars062.wav"), "cars062.png");
        AudioWaveformCreator2 awc2 = new AudioWaveformCreator2(new File("E:/PRODI ILKOM/Semester VIII/TA/wave/plain wav.wav"), "plain wav.png");
        Object[] fields = {
                "Plain", awc.result
                ,"Stego", awc2.result
        };
        JOptionPane.showConfirmDialog(null, fields, "Wave Form", JOptionPane.PLAIN_MESSAGE);
    }

    private void reportStatus(String msg) {
        if ((errStr = msg) != null) {
            System.out.println(errStr);            
        }
    }

    private static void printUsage() {
        System.out.println("AudioWaveformCreator usage: java AudioWaveformCreator.class [path to audio file for generating the image] [path to save waveform image to]");
    }
}

это то, что я получаю два сигнала:

Answer 1

Когда создается экземпляр AudioWaveformCreator2, впоследствии выполняется метод SamplingGraph#saveToFile. Этот метод сохраняет ранее сгенерированный сигнал в файле fileName, где fileName - это поле AudioWaveformCreator2, инициализированное fixed name out.png. Таким образом, когда создается более одного AudioWaveformCreator2 -экземпляра, оба экземпляра сохраняют свои данные в одном и том же файле out.png, а второй файл перезаписывает первый. После сохранения файла AudioWaveformCreator2 в экземпляре создается новый ImageIcon с использованием конструктора ImageIcon(String filename). Исходный код ImageIcon (например, http://hg.openjdk.java.net/jdk10/jdk10/jdk/file/777356696811/src/java.desktop/share/classes/javax/swing/ImageIcon.java) показывает, что ImageIcon(String filename) -конструктор вызывает через некоторое время Toolkit.getDefaultToolkit().getImage(filename) -метод. Описание этого метода показывает, что существует своего рода механизм caching , который возвращает одно и то же изображение для запросов с одинаковым именем файла (см., Например, https://docs.oracle.com/javase/10/docs/api/java/awt/Toolkit.html#getImage(java.lang.String)):

Возвращает изображение, которое получает данные пикселей из указанного файла, чьи формат может быть или GIF, JPEG или PNG. Основные попытки набора инструментов разрешить несколько запросов с одним и тем же именем файла к одному и тому же Возвращенное изображение. Поскольку механизм, необходимый для облегчения этого совместное использование объектов изображений может продолжать удерживать изображения, которые не являются дольше в использовании в течение неопределенного периода времени, разработчики рекомендуется реализовать собственное кэширование изображений с помощью вариант createImage, где это возможно. Если данные изображения содержатся в указанный файл изменяется, объект Image возвращается из этого Метод все еще может содержать устаревшую информацию, которая была загружена из файл после предварительного звонка. Ранее загруженные данные изображения могут быть вручную отбрасывается путем вызова метода flush для возвращенного изображения.

Кэширование в комбинации с фиксированным именем out.png отвечает за наблюдаемое поведение: хотя второй AudioWaveformCreator2 -экземпляр перезаписывает файл out.png, механизм кэширования предоставляет первое изображение, и, таким образом, первое изображение отображается дважды:

Возможное решение - передача и инициализация имени файла в конструкторе AudioWaveformCreator2:

public AudioWaveformCreator2(File url, String waveformFilename, String fileName) throws Exception {
    if (url != null) {
        try {
            this.fileName = fileName;
    ...

и

AudioWaveformCreator2 awc = new AudioWaveformCreator2(new File("E:/PRODI ILKOM/Semester VIII/TA/wave/cars062.wav"), "cars062.png", "out.png");
AudioWaveformCreator2 awc2 = new AudioWaveformCreator2(new File("E:/PRODI ILKOM/Semester VIII/TA/wave/plain wav.wav"), "plain wav.png", "out2.png");
...

, где первый экземпляр AudioWaveformCreator2 сохраняет изображение в файле out.png, а второй экземпляр AudioWaveformCreator2 - в файле out2.png. Затем механизм кэширования может различать оба изображения:

Существуют другие решения, в которых сохранение в том же файле out.png может сохраняться (то есть модификация AudioWaveformCreator2 -конструктора не требуется), например, использование Toolkit.getDefaultToolkit().createImage(filename) -метода, который описан следующим образом (см., например, https://docs.oracle.com/javase/10/docs/api/java/awt/Toolkit.html#createImage(java.lang.String)):

Возвращает изображение, которое получает данные пикселей по указанному URL. возвращенное изображение - это новый объект, который не будет передан другим вызывающая сторона этого метода или его вариант getImage.

Таким образом, механизм кэширования не задействован, и исправление - это просто замена

result = new ImageIcon(fileName);

с

result = new ImageIcon(Toolkit.getDefaultToolkit().createImage(fileName));

Третье решение, которое также избегает механизма кэширования, - это замена

result = new ImageIcon(fileName);

с

result =  new ImageIcon(bufferedImage);

, поскольку конструктор ImageIcon(Image image) не использует метод Toolkit.getDefaultToolkit().getImage(filename), а напрямую данные, содержащиеся в bufferedImage.