AGG-SVG学习笔记 [2015-07-07]

河南洛阳 祝小鹰 2015-07-07

接触AGG一年多，积累了一些心得体会。现在贴出来与大家分享。

注1：学习笔记按记录时间的逆序排列。
注2：当初学习AGG的目的是为了绘制SVG图形文件，因此夹杂了一些SVG的内容。
注3：早期的笔记由于刚接触AGG，可能存在一些错误。

例程和库文件下载：http://pan.baidu.com/s/1o6OhqMQ

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关于SVG中<linearGradinet>、<radialGradient>的属性xlink:href的补充说明：

- 只有在不包含<stop>子元素的情况下，才“继承”引用元素的<stop>子元素。

- 如果引用的url不存在，则忽略xlink:href属性。

- 允许间接引用，例如lg3引用lg2，而lg2引用lg1。

- <linearGradinet>可引用<radialGradient>，反之亦可。


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AGG的marker locator（vcgen_markers_term）在处理分段线段时，每一个子线段都会生成一组起点和终点的定位信息。也就是说，每一个子线段的起点和终点都将绘制标记点。但是SVG仅在第一个起点和最后一个终点处绘制标记点。

因此为svg_viewer编写了一个类模板svg_markers_term，用于将AGG的marker locator转换为SVG规范。转换后，只保留第一个起点和最后一个终点的定位信息。


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SVG中，图元的transform属性对渐变色绘制的影响：

- SVG先按照图元的坐标数据进行渐变色渲染，然后渐变色随同图元一起进行坐标变换（应用图元的transform属性）。这意味着在AGG中实现时，插值器矩阵需要叠加图元的transform属性。

- 对于objectBoundingBox模式，其参考坐标系是图元应用transform属性之前的包围矩形。


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在SVG中：不论是绘制填充区域，还是绘制轮廓线，对于objectBoundingBox模式下的渐变色渲染，其参考坐标系均为填充区域的包围矩形。


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使用AGG实现objectBoundingBox模式的渐变色绘制的步骤：

1 以单位矩形为基准，设计渐变方式和参考值区间。
2 对插值器矩阵应用gradientTransform中的变换（注意按逆序），此时得到的渐变区域仍然基于单位矩形。
3 通过缩放(w,h)和平移(x0,y0)，将渐变区域变换至待填充图元的包围矩形。(x0,y0,w,h)是包围矩形在绝对坐标系中的几何参数。

上述方法还存在一个问题。首先分析一下像素颜色的计算过程：

1 待填充的像素通过插值器矩阵（上述变换的逆矩阵），变换至单位矩形。
2 计算参考值，并将参考值映射至颜色区间，从而得到像素颜色。在此过程中，已变换至单位矩形的点坐标和参考值区间[d1,d2]均换算成亚像素坐标（其实就是乘以16然后取整）参与计算。

由于单位矩形的边长换算成亚像素只有16，而参考值区间又是以单位矩形为基准选取的，因此参考值区间对应的亚像素数目有限，导致映射至颜色区间后，颜色看上去不连续。

解决办法：以边长w的正方形为基准，设计渐变方式和参考值区间，gradientTransform属性中的相对长度也乘以w，然后缩放系数改为(1,h/w)。

但是在绘制SVG图元前，gradientTransform属性已经被解析为一个矩阵，如何实现“相对长度乘以w”？参考《计算机图形学 第三版》P201 公式5.42，将矩阵的平移项（第3列前两个元素）乘以w即可。


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SVG中，objectBoundingBox模式的渐变色绘制的实现原理：

在objectBoundingBox模式下，<linearGradient>和<radialGradient>的属性参数所设定的渐变区域，是以单位矩形（边长为1）为基准，然后通过缩放(w,h)和平移(x0,y0)，变换至待填充图元的包围矩形。(x0,y0,w,h)是包围矩形在绝对坐标系中的几何参数。


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SVG中，<linearGradient>使用向量标识渐变方向。用AGG实现时，通常使用水平渐变gradient_x，以原点为渐变起始点，参考值区间为[0,向量长度]，然后通过插值器矩阵的旋转、平移，变换至渐变向量的位置。

要考虑向量长度近似为0的情况：如果向量长度 < 0.5，则按实色填充，填充色取第一个渐变色。


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关于SVG中线性渐变元素<linearGradient>的描述：

属性：
    id            元素标识
    x1, y1        渐变矢量的起点，缺省值“0, 0”
    x2, y2        渐变矢量的终点，缺省值“100%, 0”

    gradientUnits    x1 y1 x2 y2的坐标系，缺省值为“objectBoundingBox”
      - userSpaceOnUse        用户坐标系（与SVG图元使用同一个坐标系）
      - objectBoundingBox    以对象的包围矩形为参考坐标系

    spreadMethod    重复方式，默认值为“pad”
      - pad            不重复
      - repeat            对应agg::gradient_repeat_adaptor
      - reflect            对应agg::gradient_reflect_adaptor

    xlink:href        引用另外一个已定义好的渐变元素

    gradientTransform    变换矩阵，缺省值为单位阵
        与图元的transform属性类似，也是按逆序应用变换（绝对坐标系）
        用于AGG中的插值器时，矩阵还要求逆
        gradientUnits对gradientTransform有影响
          - userSpaceOnUse    坐标变换使用用户坐标系（与SVG图元使用同一个坐标系）
              在此情况下，不需要对坐标值和变换矩阵进行额外处理