Эффективное цветовое циклическое изображение в Java

Question

Я пишу фрактальный просмотрщик Мандельброта и хотел бы разумно реализовать цветовую циклизацию.Учитывая изображение, я хотел бы изменить его IndexColorModel.

Насколько я могу судить, нет способа изменить IndexColorModel, и нет способа придать изображению новый IndexColorModel.На самом деле, я думаю, что нет способа извлечь его цветовую модель или данные изображения.

Кажется, что единственное решение - это сохранить необработанные данные изображения и цветовую палитру, которые использовались для создания изображения, вручнуюсоздайте новую палитру с повернутыми цветами, создайте новую IndexColorModel, затем создайте совершенно новое изображение из данных и новой цветовой модели.

Все это кажется слишком большой работой.Есть ли более простой и быстрый способ?

Вот лучшее решение, которое я могу придумать.Этот код создает изображение размером 1000x1000 пикселей и отображает анимацию цветовых циклов со скоростью около 30 кадров в секунду.

(старая версия)

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.awt.image.*;
import javax.swing.*;

public class ColorCycler {

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            public void run() {
                createAndShowGUI();
            }
        });
    }

    private static void createAndShowGUI() {
        JFrame jFrame = new JFrame("Color Cycler");
        jFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        jFrame.add(new MyPanel());
        jFrame.pack();
        jFrame.setVisible(true);
    }

}

class MyPanel extends JPanel implements ActionListener {

    private byte[] reds = new byte[216];
    private byte[] greens = new byte[216];
    private byte[] blues = new byte[216];
    private final byte[] imageData = new byte[1000 * 1000];
    private Image image;

    public MyPanel() {
        generateColors();
        generateImageData();
        (new Timer(35, this)).start();
    }

    // The window size is 1000x1000 pixels.
    public Dimension getPreferredSize() {
        return new Dimension(1000, 1000);
    }

    // Generate 216 unique colors for the color model.
    private void generateColors() {
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            for (int j = 0; j < 6; j++) {
                for (int k = 0; k < 6; k++, index++) {
                    reds[index] = (byte) (i * 51);
                    greens[index] = (byte) (j * 51);
                    blues[index] = (byte) (k * 51);
                }
            }
        }
    }

    // Create the image data for the MemoryImageSource.
    // This data is created once and never changed.
    private void generateImageData() {
        for (int i = 0; i < 1000 * 1000; i++) {
            imageData[i] = (byte) (i % 216);
        }
    }

    // Draw the image.
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        g.drawImage(image, 0, 0, 1000, 1000, null);
    }

    // This method is called by the timer every 35 ms.
    // It creates the modified image to be drawn.
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) { // Called by Timer.
        reds = cycleColors(reds);
        greens = cycleColors(greens);
        blues = cycleColors(blues);
        IndexColorModel colorModel = new IndexColorModel(8, 216, reds, greens, blues);
        image = createImage(new MemoryImageSource(1000, 1000, colorModel, imageData, 0, 1000));
        repaint();
    }

    // Cycle the colors to the right by 1.
    private byte[] cycleColors(byte[] colors) {
        byte[] newColors = new byte[216];
        newColors[0] = colors[215];
        System.arraycopy(colors, 0, newColors, 1, 215);
        return newColors;
    }
}

---

Редактировать 2:

Теперь я предварительно вычисляю IndexColorModels.Это означает, что в каждом кадре мне нужно только обновить MemoryImageSource с помощью новой IndexColorModel.Это кажется лучшим решением.

(я также только что заметил, что в моем фрактальном обозревателе я могу повторно использовать один набор предварительно вычисленных IndexColorModels для каждого изображения, которое я генерирую. Это означает, что единовременная стоимость 140 КБ позволяет мнеЦветовой цикл все в режиме реального времени. Это здорово.)

Вот код:

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.awt.image.*;
import javax.swing.*;

public class ColorCycler {

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            public void run() {
                createAndShowGUI();
            }
        });
    }

    private static void createAndShowGUI() {
        JFrame jFrame = new JFrame("Color Cycler");
        jFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        jFrame.add(new MyPanel());
        jFrame.pack();
        jFrame.setVisible(true);
    }

}

class MyPanel extends JPanel implements ActionListener {

    private final IndexColorModel[] colorModels = new IndexColorModel[216];
    private final byte[] imageData = new byte[1000 * 1000];
    private final MemoryImageSource imageSource;
    private final Image image;
    private int currentFrame = 0;

    public MyPanel() {
        generateColorModels();
        generateImageData();
        imageSource = new MemoryImageSource(1000, 1000, colorModels[0], imageData, 0, 1000);
        imageSource.setAnimated(true);
        image = createImage(imageSource);
        (new Timer(35, this)).start();
    }

    // The window size is 1000x1000 pixels.
    public Dimension getPreferredSize() {
        return new Dimension(1000, 1000);
    }

    // Generate 216 unique colors models, one for each frame.
    private void generateColorModels() {
        byte[] reds = new byte[216];
        byte[] greens = new byte[216];
        byte[] blues = new byte[216];
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            for (int j = 0; j < 6; j++) {
                for (int k = 0; k < 6; k++, index++) {
                    reds[index] = (byte) (i * 51);
                    greens[index] = (byte) (j * 51);
                    blues[index] = (byte) (k * 51);
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i < 216; i++) {
            colorModels[i] = new IndexColorModel(8, 216, reds, greens, blues);
            reds = cycleColors(reds);
            greens = cycleColors(greens);
            blues = cycleColors(blues);
        }
    }

    // Create the image data for the MemoryImageSource.
    // This data is created once and never changed.
    private void generateImageData() {
        for (int i = 0; i < 1000 * 1000; i++) {
            imageData[i] = (byte) (i % 216);
        }
    }

    // Draw the image.
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        g.drawImage(image, 0, 0, 1000, 1000, null);
    }

    // This method is called by the timer every 35 ms.
    // It updates the ImageSource of the image to be drawn.
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) { // Called by Timer.
        currentFrame++;
        if (currentFrame == 216) {
            currentFrame = 0;
        }
        imageSource.newPixels(imageData, colorModels[currentFrame], 0, 1000);
        repaint();
    }

    // Cycle the colors to the right by 1.
    private byte[] cycleColors(byte[] colors) {
        byte[] newColors = new byte[216];
        newColors[0] = colors[215];
        System.arraycopy(colors, 0, newColors, 1, 215);
        return newColors;
    }
}

---

Редактировать: (старый)

Гейзенбаг предложил мне использовать метод newPixels () MemoryImageSource.С тех пор ответ был удален, но это оказалось хорошей идеей.Теперь я создаю только один MemoryImageSource и одно изображение.В каждом кадре я создаю новую IndexColorModel и обновляю MemoryImageSource.

Вот обновленный код: (старый)

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.awt.image.*;
import javax.swing.*;

public class ColorCycler {

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            public void run() {
                createAndShowGUI();
            }
        });
    }

    private static void createAndShowGUI() {
        JFrame jFrame = new JFrame("Color Cycler");
        jFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        jFrame.add(new MyPanel());
        jFrame.pack();
        jFrame.setVisible(true);
    }

}

class MyPanel extends JPanel implements ActionListener {

    private byte[] reds = new byte[216];
    private byte[] greens = new byte[216];
    private byte[] blues = new byte[216];
    private final byte[] imageData = new byte[1000 * 1000];
    private final MemoryImageSource imageSource;
    private final Image image;

    public MyPanel() {
        generateColors();
        generateImageData();
        IndexColorModel colorModel = new IndexColorModel(8, 216, reds, greens, blues);
        imageSource = new MemoryImageSource(1000, 1000, colorModel, imageData, 0, 1000);
        imageSource.setAnimated(true);
        image = createImage(imageSource);
        (new Timer(35, this)).start();
    }

    // The window size is 1000x1000 pixels.
    public Dimension getPreferredSize() {
        return new Dimension(1000, 1000);
    }

    // Generate 216 unique colors for the color model.
    private void generateColors() {
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            for (int j = 0; j < 6; j++) {
                for (int k = 0; k < 6; k++, index++) {
                    reds[index] = (byte) (i * 51);
                    greens[index] = (byte) (j * 51);
                    blues[index] = (byte) (k * 51);
                }
            }
        }
    }

    // Create the image data for the MemoryImageSource.
    // This data is created once and never changed.
    private void generateImageData() {
        for (int i = 0; i < 1000 * 1000; i++) {
            imageData[i] = (byte) (i % 216);
        }
    }

    // Draw the image.
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        g.drawImage(image, 0, 0, 1000, 1000, null);
    }

    // This method is called by the timer every 35 ms.
    // It updates the ImageSource of the image to be drawn.
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) { // Called by Timer.
        reds = cycleColors(reds);
        greens = cycleColors(greens);
        blues = cycleColors(blues);
        IndexColorModel colorModel = new IndexColorModel(8, 216, reds, greens, blues);
        imageSource.newPixels(imageData, colorModel, 0, 1000);
        repaint();
    }

    // Cycle the colors to the right by 1.
    private byte[] cycleColors(byte[] colors) {
        byte[] newColors = new byte[216];
        newColors[0] = colors[215];
        System.arraycopy(colors, 0, newColors, 1, 215);
        return newColors;
    }
}

Answer 1

В дополнение к предварительному вычислению циклов, как комментирует @Thomas, вычленяется магическое число 1000. Вот соответствующий пример Изменение ColorModel для BufferedImage и 1005 * проект вам может понравиться.

Приложение: Факторинг магических чисел позволит вам надежно изменять их во время профилирования, что необходимо для проверки прогресса.

Приложение: Хотя я предложил три таблицы соответствия цветов для каждого кадра, ваша идея предварительно вычислять IndexColorModel экземпляров еще лучше. В качестве альтернативы массиву рассмотрим Queue<IndexColorModel>, а LinkedList<IndexColorModel> в качестве конкретной реализации. Это упрощает вращение модели, как показано ниже.

@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) { // Called by Timer.
    imageSource.newPixels(imageData, models.peek(), 0, N);
    models.add(models.remove());
    repaint();
}

Приложение: еще один вариант для динамического изменения цветовых моделей и времени отображения.

import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.image.IndexColorModel;
import java.awt.image.MemoryImageSource;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import javax.swing.*;
import javax.swing.event.ChangeEvent;
import javax.swing.event.ChangeListener;

/** @see http://stackoverflow.com/questions/7546025 */
public class ColorCycler {

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                new ColorCycler().create();
            }
        });
    }

    private void create() {
        JFrame jFrame = new JFrame("Color Cycler");
        jFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        final ColorPanel cp = new ColorPanel();
        JPanel control = new JPanel();
        final JSpinner s = new JSpinner(
            new SpinnerNumberModel(cp.colorCount, 2, 256, 1));
        s.addChangeListener(new ChangeListener() {

            @Override
            public void stateChanged(ChangeEvent e) {
                cp.setColorCount(((Integer) s.getValue()).intValue());
            }
        });
        control.add(new JLabel("Shades:"));
        control.add(s);
        jFrame.add(cp, BorderLayout.CENTER);
        jFrame.add(control, BorderLayout.SOUTH);
        jFrame.pack();
        jFrame.setLocationRelativeTo(null);
        jFrame.setVisible(true);
    }

    private static class ColorPanel extends JPanel implements ActionListener {

        private static final int WIDE = 256;
        private static final int PERIOD = 40; // ~25 Hz
        private final Queue<IndexColorModel> models =
            new LinkedList<IndexColorModel>();
        private final MemoryImageSource imageSource;
        private final byte[] imageData = new byte[WIDE * WIDE];
        private final Image image;
        private int colorCount = 128;

        public ColorPanel() {
            generateColorModels();
            generateImageData();
            imageSource = new MemoryImageSource(
                WIDE, WIDE, models.peek(), imageData, 0, WIDE);
            imageSource.setAnimated(true);
            image = createImage(imageSource);
            (new Timer(PERIOD, this)).start();
        }

        // The preferred size is NxN pixels.
        @Override
        public Dimension getPreferredSize() {
            return new Dimension(WIDE, WIDE);
        }

        public void setColorCount(int colorCount) {
            this.colorCount = colorCount;
            generateColorModels();
            generateImageData();
            repaint();
        }

        // Generate MODEL_SIZE unique color models.
        private void generateColorModels() {
            byte[] reds = new byte[colorCount];
            byte[] greens = new byte[colorCount];
            byte[] blues = new byte[colorCount];
            for (int i = 0; i < colorCount; i++) {
                reds[i] = (byte) (i * 256 / colorCount);
                greens[i] = (byte) (i * 256 / colorCount);
                blues[i] = (byte) (i * 256 / colorCount);
            }
            models.clear();
            for (int i = 0; i < colorCount; i++) {
                reds = rotateColors(reds);
                greens = rotateColors(greens);
                blues = rotateColors(blues);
                models.add(new IndexColorModel(
                    8, colorCount, reds, greens, blues));
            }
        }

        // Rotate colors to the right by one.
        private byte[] rotateColors(byte[] colors) {
            byte[] newColors = new byte[colors.length];
            newColors[0] = colors[colors.length - 1];
            System.arraycopy(colors, 0, newColors, 1, colors.length - 1);
            return newColors;
        }

        // Create some data for the MemoryImageSource.
        private void generateImageData() {
            for (int i = 0; i < imageData.length; i++) {
                imageData[i] = (byte) (i % colorCount);
            }
        }

        // Draw the image.
        @Override
        protected void paintComponent(Graphics g) {
            super.paintComponent(g);
            long start = System.nanoTime();
            imageSource.newPixels(imageData, models.peek(), 0, WIDE);
            models.add(models.remove());
            double delta = (System.nanoTime() - start) / 1000000d;
            g.drawImage(image, 0, 0, getWidth(), getHeight(), null);
            g.drawString(String.format("%1$5.3f", delta), 5, 15);
        }

        // Called by the Timer every PERIOD ms.
        @Override
        public void actionPerformed(ActionEvent e) { // Called by Timer.
            repaint();
        }
    }
}

Answer 2

Я бы использовал LWJGL (интерфейс OpenGL для Java) с пиксельным шейдером Мандельброта и выполнял циклическое изменение цвета в шейдере.Гораздо эффективнее, чем использование Java2D.

http://nuclear.mutantstargoat.com/articles/sdr_fract/