Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  Path.cpp   Sprache: C

 
/* -*- Mode: C++; tab-width: 8; indent-tabs-mode: nil; c-basic-offset: 2 -*- */
/* vim: set ts=8 sts=2 et sw=2 tw=80: */
/* This Source Code Form is subject to the terms of the Mozilla Public
 * License, v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed with this
 * file, You can obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/. */


#include "2D.h"
#include "PathAnalysis.h"
#include "PathHelpers.h"

namespace mozilla {
namespace gfx {

static double CubicRoot(double aValue) {
  if (aValue < 0.0) {
    return -CubicRoot(-aValue);
  } else {
    return pow(aValue, 1.0 / 3.0);
  }
}

struct PointD : public BasePoint<double, PointD> {
  typedef BasePoint<double, PointD> Super;

  PointD() = default;
  PointD(double aX, double aY) : Super(aX, aY) {}
  MOZ_IMPLICIT PointD(const Point& aPoint) : Super(aPoint.x, aPoint.y) {}

  Point ToPoint() const {
    return Point(static_cast<Float>(x), static_cast<Float>(y));
  }
};

struct BezierControlPoints {
  BezierControlPoints() = default;
  BezierControlPoints(const PointD& aCP1, const PointD& aCP2,
                      const PointD& aCP3, const PointD& aCP4)
      : mCP1(aCP1), mCP2(aCP2), mCP3(aCP3), mCP4(aCP4) {}

  PointD mCP1, mCP2, mCP3, mCP4;
};

void FlattenBezier(const BezierControlPoints& aPoints, PathSink* aSink,
                   double aTolerance);

Path::Path() = default;

Path::~Path() = default;

Float Path::ComputeLength() {
  EnsureFlattenedPath();
  return mFlattenedPath->ComputeLength();
}

Point Path::ComputePointAtLength(Float aLength, Point* aTangent) {
  EnsureFlattenedPath();
  return mFlattenedPath->ComputePointAtLength(aLength, aTangent);
}

void Path::EnsureFlattenedPath() {
  if (!mFlattenedPath) {
    mFlattenedPath = new FlattenedPath();
    StreamToSink(mFlattenedPath);
  }
}

// This is the maximum deviation we allow (with an additional ~20% margin of
// error) of the approximation from the actual Bezier curve.
const Float kFlatteningTolerance = 0.0001f;

void FlattenedPath::MoveTo(const Point& aPoint) {
  MOZ_ASSERT(!mCalculatedLength);
  FlatPathOp op;
  op.mType = FlatPathOp::OP_MOVETO;
  op.mPoint = aPoint;
  mPathOps.push_back(op);

  mBeginPoint = aPoint;
}

void FlattenedPath::LineTo(const Point& aPoint) {
  MOZ_ASSERT(!mCalculatedLength);
  FlatPathOp op;
  op.mType = FlatPathOp::OP_LINETO;
  op.mPoint = aPoint;
  mPathOps.push_back(op);
}

void FlattenedPath::BezierTo(const Point& aCP1, const Point& aCP2,
                             const Point& aCP3) {
  MOZ_ASSERT(!mCalculatedLength);
  FlattenBezier(BezierControlPoints(CurrentPoint(), aCP1, aCP2, aCP3), this,
                kFlatteningTolerance);
}

void FlattenedPath::QuadraticBezierTo(const Point& aCP1, const Point& aCP2) {
  MOZ_ASSERT(!mCalculatedLength);
  // We need to elevate the degree of this quadratic B�zier to cubic, so we're
  // going to add an intermediate control point, and recompute control point 1.
  // The first and last control points remain the same.
  // This formula can be found on http://fontforge.sourceforge.net/bezier.html
  Point CP0 = CurrentPoint();
  Point CP1 = (CP0 + aCP1 * 2.0) / 3.0;
  Point CP2 = (aCP2 + aCP1 * 2.0) / 3.0;
  Point CP3 = aCP2;

  BezierTo(CP1, CP2, CP3);
}

void FlattenedPath::Close() {
  MOZ_ASSERT(!mCalculatedLength);
  LineTo(mBeginPoint);
}

void FlattenedPath::Arc(const Point& aOrigin, float aRadius, float aStartAngle,
                        float aEndAngle, bool aAntiClockwise) {
  ArcToBezier(this, aOrigin, Size(aRadius, aRadius), aStartAngle, aEndAngle,
              aAntiClockwise);
}

Float FlattenedPath::ComputeLength() {
  if (!mCalculatedLength) {
    Point currentPoint;

    for (uint32_t i = 0; i < mPathOps.size(); i++) {
      if (mPathOps[i].mType == FlatPathOp::OP_MOVETO) {
        currentPoint = mPathOps[i].mPoint;
      } else {
        mCachedLength += Distance(currentPoint, mPathOps[i].mPoint);
        currentPoint = mPathOps[i].mPoint;
      }
    }

    mCalculatedLength = true;
  }

  return mCachedLength;
}

Point FlattenedPath::ComputePointAtLength(Float aLength, Point* aTangent) {
  if (aLength < mCursor.mLength) {
    // If cursor is beyond the target length, reset to the beginning.
    mCursor.Reset();
  } else {
    // Adjust aLength to account for the position where we'll start searching.
    aLength -= mCursor.mLength;
  }

  while (mCursor.mIndex < mPathOps.size()) {
    const auto& op = mPathOps[mCursor.mIndex];
    if (op.mType == FlatPathOp::OP_MOVETO) {
      if (Distance(mCursor.mCurrentPoint, op.mPoint) > 0.0f) {
        mCursor.mLastPointSinceMove = mCursor.mCurrentPoint;
      }
      mCursor.mCurrentPoint = op.mPoint;
    } else {
      Float segmentLength = Distance(mCursor.mCurrentPoint, op.mPoint);

      if (segmentLength) {
        mCursor.mLastPointSinceMove = mCursor.mCurrentPoint;
        if (segmentLength > aLength) {
          Point currentVector = op.mPoint - mCursor.mCurrentPoint;
          Point tangent = currentVector / segmentLength;
          if (aTangent) {
            *aTangent = tangent;
          }
          return mCursor.mCurrentPoint + tangent * aLength;
        }
      }

      aLength -= segmentLength;
      mCursor.mLength += segmentLength;
      mCursor.mCurrentPoint = op.mPoint;
    }
    mCursor.mIndex++;
  }

  if (aTangent) {
    Point currentVector = mCursor.mCurrentPoint - mCursor.mLastPointSinceMove;
    if (auto h = hypotf(currentVector.x, currentVector.y)) {
      *aTangent = currentVector / h;
    } else {
      *aTangent = Point();
    }
  }
  return mCursor.mCurrentPoint;
}

// This function explicitly permits aControlPoints to refer to the same object
// as either of the other arguments.
static void SplitBezier(const BezierControlPoints& aControlPoints,
                        BezierControlPoints* aFirstSegmentControlPoints,
                        BezierControlPoints* aSecondSegmentControlPoints,
                        double t) {
  MOZ_ASSERT(aSecondSegmentControlPoints);

  *aSecondSegmentControlPoints = aControlPoints;

  PointD cp1a =
      aControlPoints.mCP1 + (aControlPoints.mCP2 - aControlPoints.mCP1) * t;
  PointD cp2a =
      aControlPoints.mCP2 + (aControlPoints.mCP3 - aControlPoints.mCP2) * t;
  PointD cp1aa = cp1a + (cp2a - cp1a) * t;
  PointD cp3a =
      aControlPoints.mCP3 + (aControlPoints.mCP4 - aControlPoints.mCP3) * t;
  PointD cp2aa = cp2a + (cp3a - cp2a) * t;
  PointD cp1aaa = cp1aa + (cp2aa - cp1aa) * t;
  aSecondSegmentControlPoints->mCP4 = aControlPoints.mCP4;

  if (aFirstSegmentControlPoints) {
    aFirstSegmentControlPoints->mCP1 = aControlPoints.mCP1;
    aFirstSegmentControlPoints->mCP2 = cp1a;
    aFirstSegmentControlPoints->mCP3 = cp1aa;
    aFirstSegmentControlPoints->mCP4 = cp1aaa;
  }
  aSecondSegmentControlPoints->mCP1 = cp1aaa;
  aSecondSegmentControlPoints->mCP2 = cp2aa;
  aSecondSegmentControlPoints->mCP3 = cp3a;
}

static void FlattenBezierCurveSegment(const BezierControlPoints& aControlPoints,
                                      PathSink* aSink, double aTolerance) {
  /* The algorithm implemented here is based on:
   * http://cis.usouthal.edu/~hain/general/Publications/Bezier/Bezier%20Offset%20Curves.pdf
   *
   * The basic premise is that for a small t the third order term in the
   * equation of a cubic bezier curve is insignificantly small. This can
   * then be approximated by a quadratic equation for which the maximum
   * difference from a linear approximation can be much more easily determined.
   */

  BezierControlPoints currentCP = aControlPoints;

  double t = 0;
  double currentTolerance = aTolerance;
  while (t < 1.0) {
    PointD cp21 = currentCP.mCP2 - currentCP.mCP1;
    PointD cp31 = currentCP.mCP3 - currentCP.mCP1;

    /* To remove divisions and check for divide-by-zero, this is optimized from:
     * Float s3 = (cp31.x * cp21.y - cp31.y * cp21.x) / hypotf(cp21.x, cp21.y);
     * t = 2 * Float(sqrt(aTolerance / (3. * std::abs(s3))));
     */

    double cp21x31 = cp31.x * cp21.y - cp31.y * cp21.x;
    double h = hypot(cp21.x, cp21.y);
    if (cp21x31 * h == 0) {
      break;
    }

    double s3inv = h / cp21x31;
    t = 2 * sqrt(currentTolerance * std::abs(s3inv) / 3.);
    currentTolerance *= 1 + aTolerance;
    // Increase tolerance every iteration to prevent this loop from executing
    // too many times. This approximates the length of large curves more
    // roughly. In practice, aTolerance is the constant kFlatteningTolerance
    // which has value 0.0001. With this value, it takes 6,932 splits to double
    // currentTolerance (to 0.0002) and 23,028 splits to increase
    // currentTolerance by an order of magnitude (to 0.001).
    if (t >= 1.0) {
      break;
    }

    SplitBezier(currentCP, nullptr, ¤tCP, t);

    aSink->LineTo(currentCP.mCP1.ToPoint());
  }

  aSink->LineTo(currentCP.mCP4.ToPoint());
}

static inline void FindInflectionApproximationRange(
    BezierControlPoints aControlPoints, double* aMin, double* aMax, double aT,
    double aTolerance) {
  SplitBezier(aControlPoints, nullptr, &aControlPoints, aT);

  PointD cp21 = aControlPoints.mCP2 - aControlPoints.mCP1;
  PointD cp41 = aControlPoints.mCP4 - aControlPoints.mCP1;

  if (cp21.x == 0. && cp21.y == 0.) {
    cp21 = aControlPoints.mCP3 - aControlPoints.mCP1;
  }

  if (cp21.x == 0. && cp21.y == 0.) {
    // In this case s3 becomes lim[n->0] (cp41.x * n) / n - (cp41.y * n) / n =
    // cp41.x - cp41.y.
    double s3 = cp41.x - cp41.y;

    // Use the absolute value so that Min and Max will correspond with the
    // minimum and maximum of the range.
    if (s3 == 0) {
      *aMin = -1.0;
      *aMax = 2.0;
    } else {
      double r = CubicRoot(std::abs(aTolerance / s3));
      *aMin = aT - r;
      *aMax = aT + r;
    }
    return;
  }

  double s3 = (cp41.x * cp21.y - cp41.y * cp21.x) / hypot(cp21.x, cp21.y);

  if (s3 == 0) {
    // This means within the precision we have it can be approximated
    // infinitely by a linear segment. Deal with this by specifying the
    // approximation range as extending beyond the entire curve.
    *aMin = -1.0;
    *aMax = 2.0;
    return;
  }

  double tf = CubicRoot(std::abs(aTolerance / s3));

  *aMin = aT - tf * (1 - aT);
  *aMax = aT + tf * (1 - aT);
}

/* Find the inflection points of a bezier curve. Will return false if the
 * curve is degenerate in such a way that it is best approximated by a straight
 * line.
 *
 * The below algorithm was written by Jeff Muizelaar <jmuizelaar@mozilla.com>,
 * explanation follows:
 *
 * The lower inflection point is returned in aT1, the higher one in aT2. In the
 * case of a single inflection point this will be in aT1.
 *
 * The method is inspired by the algorithm in "analysis of in?ection points for
 * planar cubic bezier curve"
 *
 * Here are some differences between this algorithm and versions discussed
 * elsewhere in the literature:
 *
 * zhang et. al compute a0, d0 and e0 incrementally using the follow formula:
 *
 * Point a0 = CP2 - CP1
 * Point a1 = CP3 - CP2
 * Point a2 = CP4 - CP1
 *
 * Point d0 = a1 - a0
 * Point d1 = a2 - a1

 * Point e0 = d1 - d0
 *
 * this avoids any multiplications and may or may not be faster than the
 * approach take below.
 *
 * "fast, precise flattening of cubic bezier path and ofset curves" by hain et.
 * al
 * Point a = CP1 + 3 * CP2 - 3 * CP3 + CP4
 * Point b = 3 * CP1 - 6 * CP2 + 3 * CP3
 * Point c = -3 * CP1 + 3 * CP2
 * Point d = CP1
 * the a, b, c, d can be expressed in terms of a0, d0 and e0 defined above as:
 * c = 3 * a0
 * b = 3 * d0
 * a = e0
 *
 *
 * a = 3a = a.y * b.x - a.x * b.y
 * b = 3b = a.y * c.x - a.x * c.y
 * c = 9c = b.y * c.x - b.x * c.y
 *
 * The additional multiples of 3 cancel each other out as show below:
 *
 * x = (-b + sqrt(b * b - 4 * a * c)) / (2 * a)
 * x = (-3 * b + sqrt(3 * b * 3 * b - 4 * a * 3 * 9 * c / 3)) / (2 * 3 * a)
 * x = 3 * (-b + sqrt(b * b - 4 * a * c)) / (2 * 3 * a)
 * x = (-b + sqrt(b * b - 4 * a * c)) / (2 * a)
 *
 * I haven't looked into whether the formulation of the quadratic formula in
 * hain has any numerical advantages over the one used below.
 */

static inline void FindInflectionPoints(
    const BezierControlPoints& aControlPoints, double* aT1, double* aT2,
    uint32_t* aCount) {
  // Find inflection points.
  // See www.faculty.idc.ac.il/arik/quality/appendixa.html for an explanation
  // of this approach.
  PointD A = aControlPoints.mCP2 - aControlPoints.mCP1;
  PointD B =
      aControlPoints.mCP3 - (aControlPoints.mCP2 * 2) + aControlPoints.mCP1;
  PointD C = aControlPoints.mCP4 - (aControlPoints.mCP3 * 3) +
             (aControlPoints.mCP2 * 3) - aControlPoints.mCP1;

  double a = B.x * C.y - B.y * C.x;
  double b = A.x * C.y - A.y * C.x;
  double c = A.x * B.y - A.y * B.x;

  if (a == 0) {
    // Not a quadratic equation.
    if (b == 0) {
      // Instead of a linear acceleration change we have a constant
      // acceleration change. This means the equation has no solution
      // and there are no inflection points, unless the constant is 0.
      // In that case the curve is a straight line, essentially that means
      // the easiest way to deal with is is by saying there's an inflection
      // point at t == 0. The inflection point approximation range found will
      // automatically extend into infinity.
      if (c == 0) {
        *aCount = 1;
        *aT1 = 0;
        return;
      }
      *aCount = 0;
      return;
    }
    *aT1 = -c / b;
    *aCount = 1;
    return;
  }

  double discriminant = b * b - 4 * a * c;

  if (discriminant < 0) {
    // No inflection points.
    *aCount = 0;
  } else if (discriminant == 0) {
    *aCount = 1;
    *aT1 = -b / (2 * a);
  } else {
    /* Use the following formula for computing the roots:
     *
     * q = -1/2 * (b + sign(b) * sqrt(b^2 - 4ac))
     * t1 = q / a
     * t2 = c / q
     */

    double q = sqrt(discriminant);
    if (b < 0) {
      q = b - q;
    } else {
      q = b + q;
    }
    q *= -1. / 2;

    *aT1 = q / a;
    *aT2 = c / q;
    if (*aT1 > *aT2) {
      std::swap(*aT1, *aT2);
    }
    *aCount = 2;
  }
}

void FlattenBezier(const BezierControlPoints& aControlPoints, PathSink* aSink,
                   double aTolerance) {
  double t1;
  double t2;
  uint32_t count;

  FindInflectionPoints(aControlPoints, &t1, &t2, &count);

  // Check that at least one of the inflection points is inside [0..1]
  if (count == 0 ||
      ((t1 < 0.0 || t1 >= 1.0) && (count == 1 || (t2 < 0.0 || t2 >= 1.0)))) {
    FlattenBezierCurveSegment(aControlPoints, aSink, aTolerance);
    return;
  }

  double t1min = t1, t1max = t1, t2min = t2, t2max = t2;

  BezierControlPoints remainingCP = aControlPoints;

  // For both inflection points, calulate the range where they can be linearly
  // approximated if they are positioned within [0,1]
  if (count > 0 && t1 >= 0 && t1 < 1.0) {
    FindInflectionApproximationRange(aControlPoints, &t1min, &t1max, t1,
                                     aTolerance);
  }
  if (count > 1 && t2 >= 0 && t2 < 1.0) {
    FindInflectionApproximationRange(aControlPoints, &t2min, &t2max, t2,
                                     aTolerance);
  }
  BezierControlPoints nextCPs = aControlPoints;
  BezierControlPoints prevCPs;

  // Process ranges. [t1min, t1max] and [t2min, t2max] are approximated by line
  // segments.
  if (count == 1 && t1min <= 0 && t1max >= 1.0) {
    // The whole range can be approximated by a line segment.
    aSink->LineTo(aControlPoints.mCP4.ToPoint());
    return;
  }

  if (t1min > 0) {
    // Flatten the Bezier up until the first inflection point's approximation
    // point.
    SplitBezier(aControlPoints, &prevCPs, &remainingCP, t1min);
    FlattenBezierCurveSegment(prevCPs, aSink, aTolerance);
  }
  if (t1max >= 0 && t1max < 1.0 && (count == 1 || t2min > t1max)) {
    // The second inflection point's approximation range begins after the end
    // of the first, approximate the first inflection point by a line and
    // subsequently flatten up until the end or the next inflection point.
    SplitBezier(aControlPoints, nullptr, &nextCPs, t1max);

    aSink->LineTo(nextCPs.mCP1.ToPoint());

    if (count == 1 || (count > 1 && t2min >= 1.0)) {
      // No more inflection points to deal with, flatten the rest of the curve.
      FlattenBezierCurveSegment(nextCPs, aSink, aTolerance);
    }
  } else if (count > 1 && t2min > 1.0) {
    // We've already concluded t2min <= t1max, so if this is true the
    // approximation range for the first inflection point runs past the
    // end of the curve, draw a line to the end and we're done.
    aSink->LineTo(aControlPoints.mCP4.ToPoint());
    return;
  }

  if (count > 1 && t2min < 1.0 && t2max > 0) {
    if (t2min > 0 && t2min < t1max) {
      // In this case the t2 approximation range starts inside the t1
      // approximation range.
      SplitBezier(aControlPoints, nullptr, &nextCPs, t1max);
      aSink->LineTo(nextCPs.mCP1.ToPoint());
    } else if (t2min > 0 && t1max > 0) {
      SplitBezier(aControlPoints, nullptr, &nextCPs, t1max);

      // Find a control points describing the portion of the curve between t1max
      // and t2min.
      double t2mina = (t2min - t1max) / (1 - t1max);
      SplitBezier(nextCPs, &prevCPs, &nextCPs, t2mina);
      FlattenBezierCurveSegment(prevCPs, aSink, aTolerance);
    } else if (t2min > 0) {
      // We have nothing interesting before t2min, find that bit and flatten it.
      SplitBezier(aControlPoints, &prevCPs, &nextCPs, t2min);
      FlattenBezierCurveSegment(prevCPs, aSink, aTolerance);
    }
    if (t2max < 1.0) {
      // Flatten the portion of the curve after t2max
      SplitBezier(aControlPoints, nullptr, &nextCPs, t2max);

      // Draw a line to the start, this is the approximation between t2min and
      // t2max.
      aSink->LineTo(nextCPs.mCP1.ToPoint());
      FlattenBezierCurveSegment(nextCPs, aSink, aTolerance);
    } else {
      // Our approximation range extends beyond the end of the curve.
      aSink->LineTo(aControlPoints.mCP4.ToPoint());
      return;
    }
  }
}

Rect Path::GetFastBounds(const Matrix& aTransform,
                         const StrokeOptions* aStrokeOptions) const {
  return aStrokeOptions ? GetStrokedBounds(*aStrokeOptions, aTransform)
                        : GetBounds(aTransform);
}

}  // namespace gfx
}  // namespace mozilla

97%


¤ Dauer der Verarbeitung: 0.24 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.






                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge