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_by_verts(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_polygon(self, cx, cy, sides, r, theta=0.0, fill_color=None, stroke_color=[0, 0, 0]):
 125         verts = self.get_regular_polygon(cx, cy, sides, r, theta)
 126         self.draw_polygon_by_verts(verts, fill_color, stroke_color)
 127         return verts
 128
 129     def draw_star_by_verts(self, cx, cy, verts, stroke_color=[0, 0, 0]):
 130         cr = self.cr
 131
 132         for v in verts:
 133             cr.move_to(cx, cy)
 134             cr.line_to(v[0], v[1])
 135
 136         r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
 137         cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 138         cr.stroke()
 139
 140     def draw_star(self, cx, cy, sides, r, theta=0.0, stroke_color=[0, 0, 0]):
 141             apothem = r * cos(pi / sides)
 142             apothem_angle = theta + pi / sides
 143
 144             verts = self.get_regular_polygon(cx, cy, sides, apothem, apothem_angle)
 145             self.draw_star_by_verts(cx, cy, verts, stroke_color)
 146             return verts
 147
 148     def draw_circle(self, cx, cy, size=10.0, fill_color=[0, 0, 0, 0.5],
 149                     stroke_color=None):
 150         cr = self.cr
 151
 152         cr.save()
 153         cr.arc(cx, cy, size, 0, 2 * pi)
 154
 155         if fill_color:
 156             r, g, b, a = self.color_to_rgba(fill_color)
 157             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 158             cr.fill()
 159
 160         if stroke_color:
 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         cr.restore()
 166
 167     def normalized_angle_01(self, theta):
 168         return fmod(theta, 2 * pi) / (2 * pi)
 169
 170     def draw_line(self, x1, y1, x2, y2, stroke_color=[0, 0, 0, 1]):
 171         cr = self.cr
 172         cr.move_to(x1, y1)
 173         cr.line_to(x2, y2)
 174         r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
 175         cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 176         cr.stroke()
 177
 178     def draw_rect_from_center(self, cx, cy, width, height, theta=0,
 179                               fill_color=[1, 1, 1, 0.8], stroke_color=None):
 180         cr = self.cr
 181
 182         # the position of the center of a rectangle at (0,0)
 183         mx = width / 2.0
 184         my = height / 2.0
 185
 186         # calculate the position of the bottom-left corner after rotating the
 187         # rectangle around the center
 188         rx = cx - (mx * cos(theta) - my * sin(theta))
 189         ry = cy - (mx * sin(theta) + my * cos(theta))
 190
 191         self.draw_rect(rx, ry, width, height, theta, fill_color, stroke_color)
 192
 193     def draw_rect(self, x, y, width, height, theta=0,
 194                   fill_color=[1, 1, 1, 0.8], stroke_color=None):
 195         cr = self.cr
 196
 197         cr.save()
 198         cr.translate(x, y)
 199         cr.rotate(theta)
 200
 201         if fill_color:
 202             cr.rectangle(0, 0, width, height)
 203             r, g, b, a = self.color_to_rgba(fill_color)
 204             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 205             cr.fill()
 206
 207         if stroke_color:
 208             cr.rectangle(0, 0, width, height)
 209             r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
 210             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 211             cr.stroke()
 212
 213         cr.restore()
 214
 215     def draw_centered_text(self, cx, cy, text, theta=0,
 216                            color=[0, 0, 0],
 217                            align_baseline=False,
 218                            bb_fill_color=[1, 1, 1, 0.8],
 219                            bb_stroke_color=None):
 220         cr = self.cr
 221
 222         x_bearing, y_bearing, width, height, x_advance = cr.text_extents(text)[:5]
 223         ascent, descent = cr.font_extents()[:2]
 224
 225         # The offset of the lower-left corner of the text.
 226         tx = width / 2.0 + x_bearing
 227
 228         if align_baseline:
 229             # When aligning to the  baseline it is convenient the make the
 230             # bounding box depend on the font vertical extent and not from the
 231             # text content.
 232             ty = 0
 233             bb = [0, -descent, width, ascent]
 234         else:
 235             ty = height / 2.0 + y_bearing
 236             bb = [0, y_bearing, width, height]
 237
 238         # Angles are intended clockwise by the caller, but the trigonometric
 239         # functions below consider angles counter-clockwise
 240         theta = -theta
 241
 242         # The coordinate of the lower-left corner of the rotated rectangle
 243         rx = cx - tx * cos(theta) + ty * sin(theta)
 244         ry = cy - tx * sin(theta) - ty * cos(theta)
 245
 246         cr.save()
 247         cr.translate(rx, ry)
 248         cr.rotate(theta)
 249
 250         if bb_fill_color or bb_stroke_color:
 251             self.draw_rect(bb[0], bb[1], bb[2], bb[3], 0, bb_fill_color, bb_stroke_color)
 252
 253         r, g, b, a = self.color_to_rgba(color)
 254         cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 255         cr.move_to(0, 0)
 256         cr.show_text(text)
 257         cr.fill()
 258         cr.restore()
 259
 260         return x_advance
 261
 262
 263 if __name__ == "__main__":
 264     diagram = Diagram(400, 400)
 265
 266     diagram.clear()
 267
 268     x = 40
 269     y = 200
 270
 271     x_offset = x
 272
 273     theta = 0
 274
 275     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "Ciao", theta, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 276     x_offset += advance
 277
 278     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "____", theta + pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 279     x_offset += advance
 280
 281     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "jxpqdlf", theta + pi / 2, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 282     x_offset += advance
 283
 284     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "pppp", theta + 3 * pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 285     x_offset += advance
 286
 287     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "dddd", theta + pi, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 288     x_offset += advance
 289
 290     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "Jjjj", theta + 5 * pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 291     x_offset += advance
 292
 293     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "1369", theta + 3 * pi / 2, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 294     x_offset += advance
 295
 296     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "qqqq", theta + 7 * pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 297     x_offset += advance
 298
 299     diagram.draw_line(0, y, 400, y, [0, 0, 1, 0.2])
 300
 301     diagram.draw_rect(40, 40, 300, 100, stroke_color=[0, 0, 0, 0.8])
 302     diagram.draw_rect(40, 40, 300, 100, pi / 30, stroke_color=[0, 0, 0, 0.8])
 303
 304     diagram.draw_rect(40, 250, 300, 100, stroke_color=[0, 0, 0, 0.8])
 305     diagram.draw_rect_from_center(40 + 150, 250 + 50, 300, 100, theta=(pi / 40), stroke_color=[1, 0, 0], fill_color=None)
 306
 307     diagram.show()