工作日记——PS中的Graphics State

工作日记——PS中的Graphics State

工作日记——PS中的Graphics State

PS中的“图形状态”（Graphics State）
PS解释器维护了一个内部数据结构，称之为“图形状态”，里面保存了当前的图形控制参数。这些参数定义了全局框架内图形操作符的执行，比如，stroke操作符会隐含使用“图形状态”中的当前线宽的参数，fill操作符会隐含的使用其中的当前颜色。绝大多数“图形状态”参数是普通的PS对象，可以被适当的“图形状态”操作符读取和修改。比如，setlinewidth操作符改变当前线宽参数，currentlinewidth从“图形状态”中读取线宽参数。通常，设置参数的操作符会无改变的把值设置成“图形状态”的参数，以供后面的相关操作符使用，然而也有例外：
1.大多数参数必须具有正确的数据类型，或它的值要在某个特定范围内；
2.数值类型的参数，比如color，line width，miter limit，必须在合法的范围，如果有必要，会被当作实型存储，如果他们后面被读出，依旧是实数，而不管他们当初是什么值。当然，他们并不会被调整成反映光栅输出设备能力的值，比如分辨率，或可识别的色彩数目等，图形渲染操作符会做这样的调整，但是调整后的值不会被保存回“图形状态”；
3.有些参数是复合类型的对象，比如字典，数组。图形操作符会随时参考这些值，或者缓存起来供后面使用，所以，改变他们将会引起不可预知的结果。一个ps程序把这样的值（包括已经保存的“图形状态”）当作只读类型来使用。
“当前路径”，“裁剪路径”，以及设备参数是内部对象，不能直接被ps程序访问。
表一列出了设备无关的参数；表二列出的参数控制渲染过程的细节，是设备相关的，如果一个页面描述被定义为设备无关，就不能改变这些参数。
表一   “图形状态”的设备无关参数
参数               类型                 值
CTM              array                 当前变换矩阵，它可以把用户坐标映射成设备坐标，这个矩阵可以被坐标系统操作符修改。初始值：一个把默认用户坐标转换成设备坐标的矩阵。

position         two-numbers      用户空间当前点的坐标，当前路径的最后一个元素。初始值：没有定义。

path             (internal)             路径构建操作符创建的当前路径。一般当作fill，stroke，clip等类似的操作符的一个隐含参数使用。初始值：空。

clipping path (internal)             一个定义了所有输出被裁剪的区域。初始值：当前页面的所有可以画图的区域。

clipping path stack   (internal)   (适用于PS Level3)一个栈，用来存放所有使用clipsave操作符保存但还没有使用cliprestore恢复的裁剪路径。

color-space   array                  (适用于PS Level 2)用来解释颜色值。初始值：DeviceGray。

color             (various)             进行描绘操作的时候使用的颜色值。这个参数的类型和解释依赖于当前的color space。对于大多数color space，颜色值由1-4个数字组成。初始值：黑色。

font               dictionary          描述当前字体下字母的字形的一个集合。初始值：一个无效的字体字典。

line-width       number             用用户坐标单位描述的线宽。初始值：1.0。

line-cap          integer             代表任何一个open的路径被stroke的时候，点末端的形状代码。初始值：0，代表直角平头（square butt）。

line-join          integer              一个shape被stroke的时候，连接的线段之间的链接方式。初始值：0 ，表示斜接（mitered joins）。

miter-limit       number            The maximum length of mitered line joins for the stroke operator.This limits the length of “spikes” produced when line segments join at sharp angles. Initial value: 10.0 for a miter cutoff below 11 degrees.

dash-pattern   array和number  stroke操作符描绘线的时候使用的虚线描述参数。初始值：实线。

stroke-adjustment  boolean     (适用于 PS Level 2)线宽小的时候是否需要补偿。初始值：false。

表二 “图形状态”的设备相关参数
参数                               类型                                     值
color-rendering                dictionary (适用于PS Level 2)  一组参数的集合，用来确定如何把CIE-based颜色编码转换成设备颜色值。初始值：installation-dependent.

overprint                         boolean (适用于PS Level 2)    描绘的时候是否保留已有色彩。 擦除(false)，不改变(true)，初始值：false。

black-generation             procedure (适用于PS Level 2) 一个过程，用来计算从RGB转换到CMYK的时候黑色总量。初始值：installation-dependent。

undercolor-removal          procedure (适用于PS Level 2) 一个过程，用来计算青色，洋红，黄色通道在补偿黑色的时候减少的总量。初始值：installation-dependent.

transfer                          procedure                             在特定的设备上调整设备灰度或彩色通道值，校正非线性响应的一个转换函数。在PS level 2中，支持4个转换函数。初始值：installation-dependent。

halftone                         (various)                                A halftone screen for gray and color rendering, specified either as frequency, angle, and spot function or as a halftone dictionary. Halftone dictionaries, as well as support for four halftone screens, are LanguageLevel 2 features. Initial value: installation-dependent.

flatness                         number                                 曲线在输出设备上被描绘出来的精度。这个数字给出了允许的最大的误差（单位是设备像素）。Smaller numbers give smoother curves at the expense of more computation and memory use. 初始值：1.0。

smoothness                   number (适用于PS Level 3)    在输出设备上渲染的时候色差的精度。这个数字给出了使用分段线性插值近似描述的shading和函数描述的shading真实色彩值之间的最大误差。Smaller numbers give smoother color transitions at the expense of more computation and memory use. 初始值：installation-dependent。

device                          (internal)                                一个描述当前输出设备的内部数据结构。初始值：installation-dependent。

尽管图形状态包含很多对象，但是它本身不是一个PS对象，并且不能被PS程序直接访问。但是，有两种机制用来保存和稍后恢复整个图形状态，一个是图形状态栈，通过如下两个操作符管理：
gsave 把整个图形状态的一份拷贝push到栈里面。
grestore 通过从栈里面pop，恢复整个图形状态。
图形状态栈是后进先出顺序，服务于页面描述PS程序的需要。一个典型的结构合理的文档应该包含很多互不干扰的图形元素，并且有时候会有多层嵌套。gsave 和 grestore操作符可以封装这些元素，从而只影响本身的图形状态，而不会干扰其他图形状态。
In some interactive applications, however, a program must switch its attention among multiple, more-or-less independent imaging contexts in an unpredictable order. 第二种机制，只在PS Level 2 and 3适用，在虚拟内存里面使用包含保存过的图形状态的gstate对象来实现。
? gstate 创建一个新的gstate对象。
? currentgstate 复制整个当前图像状态到一个gstate对象。
? setgstate 用gstate对象替换当前的图形状态。
交互式程序使用这些操作符为每个图形内容创建一个分离的gstate对象，并且根据需要动态切换。
注意，保存一个图形状态，不管是使用gsave还是currentgstate，都会保存所有参数，包括当前路径和当前裁剪路径。比如，如果在执行gsave，gstate，或者currentgstate的时候当前路径是非空的, 那么这个路径会在执行相应的grestore或setgstate的时候恢复。除非你想要这种效果，否则最好在当前路径为空，并且当前裁剪路径为默认值的时候保存图形状态，使其对空间的需求最小。