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
 128     def draw_star_by_verts(self, cx, cy, verts, stroke_color=[0, 0, 0]):
 129         cr = self.cr
 130
 131         for v in verts:
 132             cr.move_to(cx, cy)
 133             cr.line_to(v[0], v[1])
 134
 135         r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
 136         cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 137         cr.stroke()
 138
 139     def draw_star(self, cx, cy, sides, r, theta=0.0, stroke_color=[0, 0, 0]):
 140             apothem = r * cos(pi / sides)
 141             apothem_angle = theta + pi / sides
 142
 143             verts = self.get_regular_polygon(cx, cy, sides, apothem, apothem_angle)
 144             self.draw_star_by_verts(cx, cy, verts, stroke_color)
 145
 146     def draw_circle(self, cx, cy, size=10.0, fill_color=[0, 0, 0, 0.5],
 147                     stroke_color=None):
 148         cr = self.cr
 149
 150         cr.save()
 151         cr.arc(cx, cy, size, 0, 2 * pi)
 152
 153         if fill_color:
 154             r, g, b, a = self.color_to_rgba(fill_color)
 155             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 156             cr.fill()
 157
 158         if stroke_color:
 159             r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
 160             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 161             cr.stroke()
 162
 163         cr.restore()
 164
 165     def normalized_angle_01(self, theta):
 166         return fmod(theta, 2 * pi) / (2 * pi)
 167
 168     def draw_line(self, x1, y1, x2, y2, stroke_color=[0, 0, 0, 1]):
 169         cr = self.cr
 170         cr.move_to(x1, y1)
 171         cr.line_to(x2, y2)
 172         r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
 173         cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 174         cr.stroke()
 175
 176     def draw_rect_from_center(self, cx, cy, width, height, theta=0,
 177                               fill_color=[1, 1, 1, 0.8], stroke_color=None):
 178         cr = self.cr
 179
 180         # the position of the center of a rectangle at (0,0)
 181         mx = width / 2.0
 182         my = height / 2.0
 183
 184         # calculate the position of the bottom-left corner after rotating the
 185         # rectangle around the center
 186         rx = cx - (mx * cos(theta) - my * sin(theta))
 187         ry = cy - (mx * sin(theta) + my * cos(theta))
 188
 189         self.draw_rect(rx, ry, width, height, theta, fill_color, stroke_color)
 190
 191     def draw_rect(self, x, y, width, height, theta=0,
 192                   fill_color=[1, 1, 1, 0.8], stroke_color=None):
 193         cr = self.cr
 194
 195         cr.save()
 196         cr.translate(x, y)
 197         cr.rotate(theta)
 198
 199         if fill_color:
 200             cr.rectangle(0, 0, width, height)
 201             r, g, b, a = self.color_to_rgba(fill_color)
 202             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 203             cr.fill()
 204
 205         if stroke_color:
 206             cr.rectangle(0, 0, width, height)
 207             r, g, b, a = self.color_to_rgba(stroke_color)
 208             cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 209             cr.stroke()
 210
 211         cr.restore()
 212
 213     def draw_centered_text(self, cx, cy, text, theta=0,
 214                            color=[0, 0, 0],
 215                            align_baseline=False,
 216                            bb_fill_color=[1, 1, 1, 0.8],
 217                            bb_stroke_color=None):
 218         cr = self.cr
 219
 220         x_bearing, y_bearing, width, height, x_advance = cr.text_extents(text)[:5]
 221         ascent, descent = cr.font_extents()[:2]
 222
 223         # The offset of the lower-left corner of the text.
 224         tx = width / 2.0 + x_bearing
 225
 226         if align_baseline:
 227             # When aligning to the  baseline it is convenient the make the
 228             # bounding box depend on the font vertical extent and not from the
 229             # text content.
 230             ty = 0
 231             bb = [0, -descent, width, ascent]
 232         else:
 233             ty = height / 2.0 + y_bearing
 234             bb = [0, y_bearing, width, height]
 235
 236         # Angles are intended clockwise by the caller, but the trigonometric
 237         # functions below consider angles counter-clockwise
 238         theta = -theta
 239
 240         # The coordinate of the lower-left corner of the rotated rectangle
 241         rx = cx - tx * cos(theta) + ty * sin(theta)
 242         ry = cy - tx * sin(theta) - ty * cos(theta)
 243
 244         cr.save()
 245         cr.translate(rx, ry)
 246         cr.rotate(theta)
 247
 248         if bb_fill_color or bb_stroke_color:
 249             self.draw_rect(bb[0], bb[1], bb[2], bb[3], 0, bb_fill_color, bb_stroke_color)
 250
 251         r, g, b, a = self.color_to_rgba(color)
 252         cr.set_source_rgba(r, g, b, a)
 253         cr.move_to(0, 0)
 254         cr.show_text(text)
 255         cr.fill()
 256         cr.restore()
 257
 258         return x_advance
 259
 260
 261 if __name__ == "__main__":
 262     diagram = Diagram(400, 400)
 263
 264     diagram.clear()
 265
 266     x = 40
 267     y = 200
 268
 269     x_offset = x
 270
 271     theta = 0
 272
 273     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "Ciao", theta, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 274     x_offset += advance
 275
 276     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "____", theta + pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 277     x_offset += advance
 278
 279     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "jxpqdlf", theta + pi / 2, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 280     x_offset += advance
 281
 282     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "pppp", theta + 3 * pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 283     x_offset += advance
 284
 285     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "dddd", theta + pi, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 286     x_offset += advance
 287
 288     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "Jjjj", theta + 5 * pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 289     x_offset += advance
 290
 291     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "1369", theta + 3 * pi / 2, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 292     x_offset += advance
 293
 294     advance = diagram.draw_centered_text(x_offset, y, "qqqq", theta + 7 * pi / 4, align_baseline=True, bb_stroke_color=[0, 0, 0, 0.5])
 295     x_offset += advance
 296
 297     diagram.draw_line(0, y, 400, y, [0, 0, 1, 0.2])
 298
 299     diagram.draw_rect(40, 40, 300, 100, stroke_color=[0, 0, 0, 0.8])
 300     diagram.draw_rect(40, 40, 300, 100, pi / 30, stroke_color=[0, 0, 0, 0.8])
 301
 302     diagram.draw_rect(40, 250, 300, 100, stroke_color=[0, 0, 0, 0.8])
 303     diagram.draw_rect_from_center(40 + 150, 250 + 50, 300, 100, theta=(pi / 40), stroke_color=[1, 0, 0], fill_color=None)
 304
 305     diagram.show()