74c3bb23d89d996cdead35debf5b9ba98dda0243
[experiments/RadialSymmetry.git] / Diagram.py
1 #!/usr/bin/env python
2 #
3 # A Diagram abstraction based on Cairo
4 #
5 # Copyright (C) 2015  Antonio Ospite <ao2@ao2.it>
6 #
7 # This program is free software: you can redistribute it and/or modify
8 # it under the terms of the GNU General Public License as published by
9 # the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10 # (at your option) any later version.
11 #
12 # This program is distributed in the hope that it will be useful,
13 # but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 # MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15 # GNU General Public License for more details.
16 #
17 # You should have received a copy of the GNU General Public License
18 # along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19
20 import cairo
21 from math import *
22
23
24 class Diagram(object):
25
26     def __init__(self, width, height, background=[1, 1, 1], font_size=20):
27         self.width = width
28         self.height = height
29         self.background = background
30
31         # TODO: use a RecordingSurface
32         self.surface = cairo.SVGSurface(None, width, height)
33         self.cr = cr = cairo.Context(self.surface)
34
35         # convert to left-bottom-origin cartesian coordinates
36         cr.translate(0, self.height)
37         cr.scale(1, -1)
38
39         cr.select_font_face("Georgia", cairo.FONT_SLANT_NORMAL,
40                             cairo.FONT_WEIGHT_NORMAL)
41         cr.set_font_size(font_size)
42
43         # Adjust the font matrix to left-bottom origin
44         M = cr.get_font_matrix()
45         M.scale(1, -1)
46         cr.set_font_matrix(M)
47
48     def clear(self):
49         cr = self.cr
50
51         r, g, b, a = self.color_to_rgba(self.background)
52         cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
53         cr.paint()
54
55     def save_svg(self, filename):
56         surface = cairo.SVGSurface(filename + '.svg', self.width, self.height)
57         cr = cairo.Context(surface)
58         cr.set_source_surface(self.surface, 0, 0)
59         cr.paint()
60
61     def save_png(self, filename):
62         surface = cairo.ImageSurface(cairo.FORMAT_ARGB32, self.width, self.height)
63         cr = cairo.Context(surface)
64         cr.set_source_surface(self.surface, 0, 0)
65         cr.paint()
66         surface.write_to_png(filename + '.png')
67
68     def show(self):
69         import Image
70         import StringIO
71         f = StringIO.StringIO()
72         surface = cairo.ImageSurface(cairo.FORMAT_ARGB32, self.width, self.height)
73         cr = cairo.Context(surface)
74         cr.set_source_surface(self.surface, 0, 0)
75         cr.paint()
76         surface.write_to_png(f)
77         f.seek(0)
78         im = Image.open(f)
79         im.show()
80
81     def get_regular_polygon(self, x, y, sides, r, theta0=0.0):
82         theta = 2 * pi / sides
83
84         verts = []
85         for i in range(0, sides):
86             px = x + r * sin(theta0 + i * theta)
87             py = y + r * cos(theta0 + i * theta)
88             verts.append((px, py))
89
90         return verts
91
92     def color_to_rgba(self, color):
93         if len(color) == 3:
94             return color[0], color[1], color[2], 1.0
95         elif len(color) == 4:
96             return color[0], color[1], color[2], color[3]
97         else:
98             return None
99
100     def _draw_polygon(self, verts):
101         cr = self.cr
102
103         v = verts[0]
104         cr.move_to(v[0], v[1])
105         for v in verts[1:]:
106             cr.line_to(v[0], v[1])
107         cr.close_path()
108
109     def draw_polygon(self, verts, fill_color=None, stroke_color=[0, 0, 0]):
110         cr = self.cr
111
112         if fill_color:
113             self._draw_polygon(verts)
114             r, g, b, a = self.color_to_rgba(fill_color)
115             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
116             cr.fill()
117
118         if stroke_color:
119             self._draw_polygon(verts)
120             r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
121             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
122             cr.stroke()
123
124     def draw_star(self, cx, cy, verts, stroke_color=[0, 0, 0]):
125         cr = self.cr
126
127         for v in verts:
128             cr.move_to(cx, cy)
129             cr.line_to(v[0], v[1])
130
131         r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
132         cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
133         cr.stroke()
134
135     def draw_circle(self, cx, cy, size=10.0, fill_color=[0, 0, 0, 0.5],
136                     stroke_color=None):
137         cr = self.cr
138
139         cr.save()
140         cr.arc(cx, cy, size, 0, 2 * pi)
141
142         if fill_color:
143             r, g, b, a = self.color_to_rgba(fill_color)
144             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
145             cr.fill()
146
147         if stroke_color:
148             r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
149             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
150             cr.stroke()
151
152         cr.restore()
153
154     def normalized_angle_01(self, theta):
155         return fmod(theta, 2 * pi) / (2 * pi)
156
157     def draw_line(self, x1, y1, x2, y2, stroke_color=[0, 0, 0, 1]):
158         cr = self.cr
159         cr.move_to(x1, y1)
160         cr.line_to(x2, y2)
161         r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
162         cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
163         cr.stroke()
164
165     def draw_rect_from_center(self, cx, cy, width, height, theta=0,
166                               fill=True, fill_color=[1, 1, 1, 0.8],
167                               stroke=False, stroke_color=[0, 0, 0, 0.5]):
168         cr = self.cr
169
170         # the position of the center of a rectangle at (0,0)
171         mx = width / 2.0
172         my = height / 2.0
173
174         # calculate the position of the bottom-left corner after rotating the
175         # rectangle around the center
176         rx = cx - (mx * cos(theta) - my * sin(theta))
177         ry = cy - (mx * sin(theta) + my * cos(theta))
178
179         self.draw_rect(rx, ry, width, height, theta, fill, fill_color, stroke,
180                        stroke_color)
181
182     def draw_rect(self, x, y, width, height, theta=0, fill=True, fill_color=[1, 1, 1, 0.8],
183                   stroke=False, stroke_color=[0, 0, 0, 0.5]):
184         cr = self.cr
185
186         cr.save()
187         cr.translate(x, y)
188         cr.rotate(theta)
189
190         if fill:
191             cr.rectangle(0, 0, width, height)
192             r, g, b, a = self.color_to_rgba(fill_color)
193             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
194             cr.fill()
195
196         if stroke:
197             cr.rectangle(0, 0, width, height)
198             r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
199             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
200             cr.stroke()
201
202         cr.restore()
203
204     def draw_centered_text(self, cx, cy, text, theta=0,
205                            color=[0, 0, 0],
206                            align_baseline=False,
207                            bb_fill=True, bb_fill_color=[1, 1, 1, 0.8],
208                            bb_stroke=False, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5]):
209         cr = self.cr
210
211         x_bearing, y_bearing, width, height, x_advance = cr.text_extents(text)[:5]
212         ascent, descent = cr.font_extents()[:2]
213
214         # The offset of the lower-left corner of the text.
215         tx = width / 2.0 + x_bearing
216
217         if align_baseline:
218             # When aligning to the  baseline it is convenient the make the
219             # bounding box depend on the font vertical extent and not from the
220             # text content.
221             ty = 0
222             bb = [0, -descent, width, ascent]
223         else:
224             ty = height / 2.0 + y_bearing
225             bb = [0, y_bearing, width, height]
226
227         # Angles are intended clockwise by the caller, but the trigonometric
228         # functions below consider angles counter-clockwise
229         theta = -theta
230
231         # The coordinate of the lower-left corner of the rotated rectangle
232         rx = cx - tx * cos(theta) + ty * sin(theta)
233         ry = cy - tx * sin(theta) - ty * cos(theta)
234
235         cr.save()
236         cr.translate(rx, ry)
237         cr.rotate(theta)
238
239         if bb_fill or bb_stroke:
240             self.draw_rect(bb[0], bb[1], bb[2], bb[3], 0, bb_fill, bb_fill_color, bb_stroke, bb_stroke_color)
241
242         r, g, b, a = self.color_to_rgba(color)
243         cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
244         cr.move_to(0, 0)
245         cr.show_text(text)
246         cr.fill()
247         cr.restore()
248
249         return x_advance
250
251
252 if __name__ == "__main__":
253     diagram = Diagram(400, 400)
254
255     diagram.clear()
256
257     x = 40
258     y = 200
259
260     x_offset = x
261
262     theta = 0
263
264     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "Ciao", theta, align_baseline=True, bb_stroke=True)
265     x_offset += advance
266
267     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "____", theta + pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke=True)
268     x_offset += advance
269
270     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "jxpqdlf", theta + pi / 2, align_baseline=True, bb_stroke=True)
271     x_offset += advance
272
273     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "pppp", theta + 3 * pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke=True)
274     x_offset += advance
275
276     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "dddd", theta + pi, align_baseline=True, bb_stroke=True)
277     x_offset += advance
278
279     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "Jjjj", theta + 5 * pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke=True)
280     x_offset += advance
281
282     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "1369", theta + 3 * pi / 2, align_baseline=True, bb_stroke=True)
283     x_offset += advance
284
285     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "qqqq", theta + 7 * pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke=True)
286     x_offset += advance
287
288     diagram.draw_line(0, y, 400, y, [0, 0, 1, 0.2])
289
290     diagram.draw_rect(40, 40, 300, 100, stroke=True)
291     diagram.draw_rect(40, 40, 300, 100, pi / 30, stroke=True)
292
293     diagram.draw_rect(40, 250, 300, 100, stroke=True)
294     diagram.draw_rect_from_center(40 + 150, 250 + 50, 300, 100, theta=pi / 40, stroke=True, stroke_color=[1, 0, 0], fill=False)
295
296     diagram.show()