Quarz 2D--概述

概述

Quartz2D的API是纯C语言的，它是一个二维绘图引擎，同时支持iOS和Mac系统。Quartz2D的API来自于Core Graphics框架，数据类型和函数基本都以CG作为前缀。
我们可以使用Quartz 2D API,可以实现许多强大的功能，比如:

• 基本路径的绘制（path-based drawing）
• 透明度(alpha), 透明层(transparency layers)
• 绘制阴影, 描影
• 离屏渲染(offscreen rendering)
• 颜色管理(advanced color management)
• 反锯齿渲染(anti-aliased rendering)
• PDF文档生成和PDF元数据访问
• 在需要的时候，Quartz 2D还可以借助图形硬件的功能

page

Quartz 2D在图像中使用了绘画者模型(painter’s model)。每个连续的绘制操作都是将一个绘制层放置在一个画布上，我们通常称这个画布为Page。 Page上的绘图可以通过额外的绘制操作来叠加更多的绘图。Page上的图形对象只能通过叠加更多的绘图来改变。这个模型允许我们使用小的图元来构建复杂的图形。
下图展示了绘画者模型如何工作。从图中可以看出不同的绘制顺序所产生的效果不一样。

图形上下文 - Graphics Context

既然要画图,这里就有一些疑问,如何画图?在哪里画图?画出的图形怎么展示在view中?
那么,首先了解一下Graphics Context, Graphics Context是一个数据类型(CGContextRef)，用于封装Quartz绘制图像到输出设备的信息(说到这里,其实就明白CGContextRef就相当于一个画板)。设备可以是PDF文件、图片(bitmap)或者显示器的窗口上。Graphics Context中的信息包括在Page中的图像的图形绘制参数和设备相关的表现形式。Quartz中所有的对象都是绘制到一个Graphics Context中。
我们可以将Graphics Context想像成绘制目标，下图所示。当用Quartz绘图时，所有设备相关的特性都包含在我们所使用的Graphics Context中。换句话说，我们可以简单地给Quartz绘图序列指定不同的Graphics Context，就可将相同的图像绘制到不同的设备上。我们不需要任何设备相关的计算；这些都由Quartz替我们完成

从图片可以看出,最后 Graphics Context 可以渲染到:

• window(窗口)
• layer
• printer(打印机)
• PDF
• Bitmap(图片)

除了 Graphics Context 之外，Quartz 2D API还定义一些数据类型。由于这些API就Core Graphics框架的一部分，所以这些数据类型都是以CG开头的。
Quartz 2D使用这些数据类型来创建对象，通过操作这些对象来获取特定的图形。图1-3例举了三个使用Quartz 2D的绘制操作所获得的图像。

Quartz 2D中的数据类型

Quartz 2D中的数据类型都是透明的，也就是说用户只需要使用即可，不需要实际访问其中的变量。具体的数据类型包括:
- CGPathRef：用于向量图，可创建路径，并进行填充或描画(stroke)
- CGImageRef：用于表示bitmap图像和基于采样数据的bitmap图像遮罩
- CGLayerRef：用于表示可用于重复绘制(如背景)和幕后(offscreen)绘制的绘画
- CGPatternRef：用于重绘图
- CGShadingRef、CGGradientRef：用于绘制渐变
- CGFunctionRef：用于定义回调函数，该函数包含一个随机的浮点值参数。当为阴影创建渐变时使用该类型
- CGColorRef, CGColorSpaceRef：用于告诉Quartz如何解释颜色
- CGImageSourceRef,CGImageDestinationRef：用于在Quartz中移入移出数据
- CGFontRef：用于绘制文本
- CGPDFDictionaryRef, CGPDFObjectRef, CGPDFPageRef, CGPDFStream, CGPDFStringRef,CGPDFArrayRef:用于访问PDF的元数据
- CGPDFScannerRef, CGPDFContentStreamRef：用于解析PDF元数据
- CGPSConverterRef：用于将PostScript转化成PDF。在iOS中不能使用

图形状态

Quartz通过修改当前图形状态(current graphics state)来修改绘制操作的结果。图形状态包含用于绘制程序的参数。绘制程序根据这些绘图状态来决定如何渲染结果。例如，当你调用设置填充颜色的函数时，你将改变存储在当前绘图状态中的颜色值。
Graphics Context包含一个绘图状态栈。当Quartz创建一个Graphics Context时，栈为空。当保存图形状态时，Quartz将当前图形状态的一个副本压入栈中。当还原图形状态时，Quartz将栈顶的图形状态出栈。出栈的状态成为当前图形状态。
可使用函数CGContextSaveGState来保存图形状态，CGContextRestoreGState来还原图形状态。
注意：并不是当前绘制环境的所有方面都是图形状态的元素。如，图形状态不包含当前路径(current path)。下面列出了图形状态相关的参数：

• Current transformation matrix (CTM)：当前转换矩阵
• Clipping area：裁剪区域
• Line: 线
• Accuracy of curve estimation (flatness)：曲线平滑度
• Anti-aliasing setting：反锯齿设置
• Color: 颜色
• Alpha value (transparency)：透明度
• Rendering intent：渲染目标
• Color space: 颜色空间
• Text: 文本

坐标系

和UIKit的坐标系不一样，Quartz 2D的坐标系是在左下角的。

Quartz利用坐标系的旋转位移等操作来绘制复杂的动画。
但是有两个地方的坐标系是正常的UIKit坐标系

在IOS中，由UIView返回的绘图上下文
在IOS中，通过调用UIGraphicsBeginImageContextWithOptions函数返回的绘图上下文