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Java 2D 图形变换方法

news 2025/6/6 11:20:20

Graphics2D 类中的 rotate() 和 shear() 方法，它们能让你轻松实现图片的旋转和变形效果

一、旋转方法：`rotate()`

基本用法

rotate() 方法用于旋转图形或图像。它有两种主要形式：

// 形式1：围绕原点(0,0)旋转
void rotate(double theta)// 形式2：围绕指定点(x,y)旋转
void rotate(double theta, double x, double y)

参数说明

theta：旋转角度（弧度值）。注意，Java 中角度通常用弧度表示，而非度数。
- 要将度数转为弧度：Math.toRadians(角度)
- 例如：90 度 = Math.toRadians(90) ≈ 1.57 弧度
x, y：旋转中心点的坐标。如果不指定，默认围绕原点 (0,0) 旋转。

// 围绕原点旋转45度
g2.rotate(Math.toRadians(45));
g2.drawImage(img, 0, 0, this);// 围绕图片中心旋转90度
int centerX = img.getWidth(this) / 2;
int centerY = img.getHeight(this) / 2;
g2.rotate(Math.toRadians(90), centerX, centerY);
g2.drawImage(img, 0, 0, this);

二、变形（剪切）方法：`shear()`

基本用法

shear() 方法用于实现图形或图像的剪切变形，就像把图像 "斜着拉" 一样。

```
void shear(double shx, double shy)
```
参数说明
shx：水平方向的剪切因子
- 正值：向右倾斜（类似平行四边形向右倒）
- 负值：向左倾斜（类似平行四边形向左倒）

shy：垂直方向的剪切因子

正值：向下倾斜（类似平行四边形向下倒）
负值：向上倾斜（类似平行四边形向上倒）

// 水平方向剪切（向右倾斜）
g2.shear(0.5, 0);
g2.drawImage(img, 0, 0, this);// 垂直方向剪切（向下倾斜）
g2.shear(0, 0.3);
g2.drawImage(img, 0, 0, this);// 同时水平和垂直剪切
g2.shear(0.2, 0.2);
g2.drawImage(img, 0, 0, this);

三、使用技巧

1. 角度与弧度的转换

Java 中三角函数使用弧度，而我们习惯用度数：

度数转弧度：Math.toRadians(度数)
弧度转度数：Math.toDegrees(弧度)
变换是累积的，多次调用会叠加效果：

2. 多次变换的叠加效果
```
// 先旋转45度，再水平剪切
g2.rotate(Math.toRadians(45));
g2.shear(0.3, 0);
g2.drawImage(img, 0, 0, this);
```
3. 重置变换

如果需要清除之前的变换，可以创建新的 Graphics2D 对象或使用 setTransform() 方法。

// 保存当前变换状态
AffineTransform oldTransform = g2.getTransform();// 旋转并绘制第一张图片
g2.rotate(Math.toRadians(45), centerX, centerY);
g2.drawImage(img1, 50, 50, this);// 恢复变换状态（"把玻璃转回原样"）
g2.setTransform(oldTransform);// 现在绘制第二张图片，它不会旋转
g2.drawImage(img2, 200, 50, this);

import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.Image;
import javax.swing.*;public class TransformDemo extends JPanel {private Image image;public TransformDemo() {// 加载图片image = new ImageIcon("your-image-path.jpg").getImage();}@Overrideprotected void paintComponent(Graphics g) {super.paintComponent(g);Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;// 1. 原始图片g2.drawImage(image, 50, 50, 100, 100, this);// 2. 旋转45度g2.rotate(Math.toRadians(45), 200, 100);g2.drawImage(image, 150, 50, 100, 100, this);g2.rotate(-Math.toRadians(45), 200, 100); // 恢复旋转// 3. 水平剪切g2.shear(0.3, 0);g2.drawImage(image, 300, 50, 100, 100, this);g2.shear(-0.3, 0); // 恢复剪切// 4. 垂直剪切g2.shear(0, 0.3);g2.drawImage(image, 50, 200, 100, 100, this);g2.shear(0, -0.3); // 恢复剪切// 5. 组合变换：先旋转再剪切g2.rotate(Math.toRadians(30), 200, 250);g2.shear(0.2, 0.2);g2.drawImage(image, 150, 200, 100, 100, this);g2.shear(-0.2, -0.2); // 先恢复剪切g2.rotate(-Math.toRadians(30), 200, 250); // 再恢复旋转}public static void main(String[] args) {JFrame frame = new JFrame("图形变换演示");frame.add(new TransformDemo());frame.setSize(500, 400);frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);frame.setVisible(true);}
}

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旋转和变形的操作实际上是应用在整个 "画布" 上的，而不是单独的图片。
一、形象理解

想象你在一块透明的玻璃上画画：
画布 = 玻璃
图片 = 玻璃上画的图案
当你调用 g2.rotate() 或 g2.shear() 时，相当于：
旋转画布：你把整个玻璃旋转了一个角度
变形画布：你把玻璃扭曲成了平行四边形
这时，玻璃上的所有图案（图片）都会跟着一起旋转或变形！
二、为什么这很重要？

1. 旋转中心点的影响
如果围绕原点 (0,0) 旋转，图片会围绕窗口左上角旋转

如果指定中心点，图片会围绕该点旋转

// 围绕原点旋转（图片会"飞出"窗口）
g2.rotate(Math.toRadians(45));
g2.drawImage(img, 50, 50, this);// 围绕图片中心旋转（效果更直观）
int centerX = 50 + img.getWidth(this)/2;
int centerY = 50 + img.getHeight(this)/2;
g2.rotate(Math.toRadians(45), centerX, centerY);
g2.drawImage(img, 50, 50, this);

2. 变换的累积效果

每次调用变换方法，都会影响后续所有的绘图操作
就像你把玻璃转了一下后，再画的任何东西都会是倾斜的

// 先旋转画布
g2.rotate(Math.toRadians(30));// 第一张图片会旋转
g2.drawImage(img1, 50, 50, this);// 第二张图片也会旋转（即使没写rotate代码）
g2.drawImage(img2, 200, 50, this);

三、如何控制变换范围？

如果你只想让特定图片旋转，而不影响其他图片，可以：

1. 临时保存和恢复变换状态

// 保存当前变换状态
AffineTransform oldTransform = g2.getTransform();// 旋转并绘制第一张图片
g2.rotate(Math.toRadians(45), centerX, centerY);
g2.drawImage(img1, 50, 50, this);// 恢复变换状态（"把玻璃转回原样"）
g2.setTransform(oldTransform);// 现在绘制第二张图片，它不会旋转
g2.drawImage(img2, 200, 50, this);

2. 只在特定范围内应用变换

// 绘制不变换的图片
g2.drawImage(img1, 50, 50, this);// 创建新的Graphics2D对象（相当于拿一块新玻璃）
Graphics2D g2Copy = (Graphics2D) g2.create();// 只在这个副本上应用变换
g2Copy.rotate(Math.toRadians(45), centerX, centerY);
g2Copy.drawImage(img2, 200, 50, this);// 释放副本（"扔掉用过的玻璃"）
g2Copy.dispose();// 原始的g2不受影响，继续绘制其他内容
g2.drawImage(img3, 350, 50, this);

import java.awt.*;
import java.awt.image.BufferedImage;
import javax.swing.*;public class TransformExplanation extends JPanel {private BufferedImage image;public TransformExplanation() {// 创建一个简单的测试图片image = new BufferedImage(100, 100, BufferedImage.TYPE_INT_ARGB);Graphics2D g = image.createGraphics();g.setColor(Color.RED);g.fillRect(0, 0, 100, 100);g.setColor(Color.WHITE);g.drawString("A", 45, 60);g.dispose();}@Overrideprotected void paintComponent(Graphics g) {super.paintComponent(g);Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;// 1. 绘制原始图片（没有变换）g2.drawImage(image, 50, 50, this);g2.drawString("原始图片", 50, 160);// 2. 旋转画布后绘制图片g2.rotate(Math.toRadians(45), 200, 100);g2.drawImage(image, 150, 50, this);g2.rotate(-Math.toRadians(45), 200, 100); // 恢复旋转g2.drawString("旋转后的图片", 150, 160);// 3. 变形画布后绘制图片g2.shear(0.3, 0);g2.drawImage(image, 250, 50, this);g2.shear(-0.3, 0); // 恢复变形g2.drawString("变形后的图片", 250, 160);// 4. 旋转后绘制多条线（展示整个画布被旋转）g2.rotate(Math.toRadians(30), 100, 250);g2.setColor(Color.BLUE);g2.drawLine(50, 200, 150, 200);g2.drawLine(50, 220, 150, 220);g2.drawLine(50, 240, 150, 240);g2.rotate(-Math.toRadians(30), 100, 250); // 恢复旋转g2.drawString("旋转后的画布", 50, 300);}public static void main(String[] args) {JFrame frame = new JFrame("变换原理演示");frame.add(new TransformExplanation());frame.setSize(500, 400);frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);frame.setVisible(true);}
}