Quartz 2D是一個(gè)二維繪圖引擎，可在iOS環(huán)境中和內(nèi)核之外的所有Mac OS X應(yīng)用程序環(huán)境中訪問。您可以使用Quartz 2D應(yīng)用程序編程接口（API）訪問基于路徑的繪圖，繪制透明度，著色，繪制陰影，透明層，顏色管理，反鋸齒渲染，PDF文檔生成和PDF等功能元數(shù)據(jù)訪問。只要有可能，Quartz 2D利用圖形硬件的力量。

在Mac OS X中，Quartz 2D可以使用所有其他圖形和成像技術(shù) - Core Image，Core Video，OpenGL和QuickTime。可以使用QuickTime函數(shù)GraphicsImportCreateCGImage從QuickTime圖形導(dǎo)入器在Quartz中創(chuàng)建圖像。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱QuickTime Framework Reference。在Mac OS X中在Quartz 2D和Core Image之間移動(dòng)數(shù)據(jù)描述了如何向Core Image提供圖像，Core Image是一個(gè)支持圖像處理的框架。

類似地，在iOS中，Quartz 2D使用所有可用的圖形和動(dòng)畫技術(shù)，例如Core Animation，OpenGL ES和UIKit類。

The Page

Quartz 2D使用畫家的模型進(jìn)行成像。 在畫家模型中，每個(gè)連續(xù)的繪制操作將一層“繪畫”應(yīng)用于輸出“畫布”，通常稱為頁面。 頁面上的油漆可以通過額外的繪圖操作覆蓋更多的油漆來修改。 在頁面上繪制的對(duì)象不能被修改，除非重疊更多的顏色。 此模型允許您從少量強(qiáng)大的圖元構(gòu)造非常復(fù)雜的圖像。

圖1-1顯示了畫家的模型如何工作。 為了在圖的頂部獲得圖像，首先繪制左邊的形狀，然后繪制實(shí)心形狀。 實(shí)心形狀覆蓋第一形狀，遮蔽第一形狀的周邊以外的所有邊界。 在圖的底部以相反的順序繪制形狀，首先繪制實(shí)心形狀。 正如你可以看到，在畫家的模型中，繪圖順序很重要。

1-1 畫家模型

頁面可以是真正的紙張（如果輸出設(shè)備是打印機(jī)）; 它可以是虛擬紙（如果輸出設(shè)備是PDF文件）; 它甚至可以是位圖圖像。 頁面的確切性質(zhì)取決于您使用的特定圖形上下文。

繪圖目的地：圖形上下文（The Graphics Context）

圖形上下文是一種不透明數(shù)據(jù)類型（CGContextRef），它封裝了Quartz用于將圖像繪制到輸出設(shè)備的信息，例如PDF文件，位圖或顯示器上的窗口。 圖形上下文中的信息包括頁面上的涂料的圖形繪制參數(shù)和設(shè)備特定表示。 Quartz中的所有對(duì)象都被繪制到或包含在圖形上下文中。

您可以將圖形上下文視為繪圖目標(biāo)，如圖1-2所示。 當(dāng)您使用Quartz繪制時(shí)，所有特定于設(shè)備的特性都包含在您使用的特定類型的圖形上下文中。 換句話說，只需向Quartz繪圖例程的同一序列提供不同的圖形上下文，即可將同一圖像繪制到不同的設(shè)備。 您不需要執(zhí)行任何設(shè)備特定的計(jì)算; Quartz為你做。

1-2 Quartz繪圖目的地

這些圖形上下文可供您的應(yīng)用程序使用：

• ** bitmap graphics context **允許您將RGB顏色，CMYK顏色或灰度繪制到位圖中。位圖是像素的矩形陣列（或光柵），每個(gè)像素表示圖像中的點(diǎn)。位圖圖像也稱為采樣圖像。請(qǐng)參閱創(chuàng)建位圖圖形上下文。
• ** PDF graphics context **允許您創(chuàng)建PDF文件。在PDF文件中，您的繪圖將保留為一系列命令。 PDF文件和位圖之間存在一些顯著差異：
  1. PDF文件與位圖不同，可能包含多個(gè)頁面。
  2. 當(dāng)您從其他設(shè)備上的PDF文件中繪制頁面時(shí)，生成的圖像會(huì)針對(duì)該設(shè)備的顯示特性進(jìn)行優(yōu)化。
  3. PDF文件是本質(zhì)上獨(dú)立的分辨率 - 它們繪制的大小可以無限增加或減少，而不會(huì)犧牲圖像細(xì)節(jié)。位圖圖像的用戶感知質(zhì)量與打算觀看位圖的分辨率相關(guān)。
     請(qǐng)參閱創(chuàng)建PDF圖形上下文。
• ** window graphics context **是一個(gè)圖形上下文，您可以使用它來繪制窗口。注意，因?yàn)镼uartz 2D是一個(gè)圖形引擎而不是一個(gè)窗口管理系統(tǒng)，你使用一個(gè)應(yīng)用程序框架來獲取一個(gè)窗口的圖形上下文。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱在Mac OS X中創(chuàng)建窗口圖形上下文。
• ** *layer context * **（CGLayerRef）是與另一圖形上下文相關(guān)聯(lián)的離屏繪制目的地。它被設(shè)計(jì)為在將圖層繪制到創(chuàng)建它的圖形上下文時(shí)獲得最佳性能。對(duì)于屏幕外繪制，層上下文可以是比位圖圖形上下文更好的選擇。請(qǐng)參閱Core Graphics Layer Drawing。
• 當(dāng)您要在Mac OS X中打印時(shí)，您將內(nèi)容發(fā)送到由打印框架管理的PostScript圖形上下文。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱獲取打印的圖形上下文

Quartz 2D不透明數(shù)據(jù)類型

除了圖形上下文，Quartz 2D API還定義了各種不透明的數(shù)據(jù)類型。 因?yàn)锳PI是Core Graphics框架的一部分，所以操作它們的數(shù)據(jù)類型和例程使用CG前綴。

Quartz 2D從您的應(yīng)用程序操作的不透明數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)特定的圖形輸出。 圖1-3顯示了對(duì)Quartz 2D提供的三個(gè)對(duì)象應(yīng)用繪制操作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的結(jié)果類型。 例如：

• 您可以通過創(chuàng)建PDF頁面對(duì)象，對(duì)圖形上下文應(yīng)用旋轉(zhuǎn)操作，并要求Quartz 2D將頁面繪制到圖形上下文來旋轉(zhuǎn)和顯示PDF頁面。
• 您可以通過創(chuàng)建模式對(duì)象，定義組成模式的形狀，并設(shè)置Quartz 2D，以便在繪制圖形上下文時(shí)將模式用作繪畫來繪制模式。
• 您可以通過創(chuàng)建陰影對(duì)象，提供一個(gè)確定陰影中每個(gè)點(diǎn)的顏色的函數(shù)，然后要求Quartz 2D將陰影用作填充顏色，通過軸向或徑向陰影填充區(qū)域。

1-3 不透明數(shù)據(jù)類型是Quartz 2D中繪制圖元的基礎(chǔ)

Quartz 2D中可用的不透明數(shù)據(jù)類型包括：

• CGPathRef，用于矢量圖形創(chuàng)建您填充或描邊的路徑。請(qǐng)參閱路徑。
• CGImageRef，用于基于您提供的樣本數(shù)據(jù)表示位圖圖像和位圖圖像掩碼。請(qǐng)參閱位圖圖像和圖像掩碼。
• CGLayerRef，用于表示可用于重復(fù)繪圖（例如用于背景或圖案）和離屏繪制的繪圖圖層。請(qǐng)參閱Core Graphics Layer Drawing
• CGPatternRef，用于重復(fù)繪圖。請(qǐng)參閱模式。
• CGShadingRef和CGGradientRef，用于繪制漸變。請(qǐng)參閱漸變。
• CGFunctionRef，用于定義具有任意數(shù)量的浮點(diǎn)參數(shù)的回調(diào)函數(shù)。在為陰影創(chuàng)建漸變時(shí)，使用此數(shù)據(jù)類型。請(qǐng)參閱漸變。
• CGColorRef和CGColorSpaceRef，用于告知Quartz如何解釋顏色。請(qǐng)參閱顏色和顏色空間。
• CGImageSourceRef和CGImageDestinationRef，用于將數(shù)據(jù)移入和移出Quartz。請(qǐng)參閱Quartz 2D和Image I / O編程指南中的數(shù)據(jù)管理。
• CGFontRef，用于繪制文本。參見文本。
• CGPDFDictionaryRef，CGPDFObjectRef，CGPDFPageRef，CGPDFStream，CGPDFStringRef和CGPDFArrayRef，它們提供對(duì)PDF元數(shù)據(jù)的訪問。請(qǐng)參閱PDF文檔創(chuàng)建，查看和轉(zhuǎn)換。
• CGPDFScannerRef和CGPDFContentStreamRef，用于解析PDF元數(shù)據(jù)。請(qǐng)參閱PDF文檔解析。
• CGPSConverterRef，用于將PostScript轉(zhuǎn)換為PDF。它不適用于iOS。請(qǐng)參閱PostScript轉(zhuǎn)換。

圖形狀態(tài)

Quartz根據(jù)當(dāng)前圖形狀態(tài)下的參數(shù)修改繪圖操作的結(jié)果。圖形狀態(tài)包含將被作為繪圖例程的參數(shù)。繪制到圖形上下文的例程參考圖形狀態(tài)以確定如何呈現(xiàn)其結(jié)果。例如，當(dāng)您調(diào)用函數(shù)設(shè)置填充顏色時(shí)，您正在修改存儲(chǔ)在當(dāng)前圖形狀態(tài)中的值。當(dāng)前圖形狀態(tài)的其他常用元素包括線寬，當(dāng)前位置和文本字體大小。

圖形上下文包含一疊圖形狀態(tài)。當(dāng)Quartz創(chuàng)建一個(gè)圖形上下文時(shí)，堆棧是空的。當(dāng)保存圖形狀態(tài)時(shí)，Quartz將當(dāng)前圖形狀態(tài)的副本推送到堆棧。當(dāng)你恢復(fù)圖形狀態(tài)，Quartz從堆棧的頂部彈出圖形狀態(tài)。彈出狀態(tài)變?yōu)楫?dāng)前圖形狀態(tài)。

要保存當(dāng)前圖形狀態(tài)，請(qǐng)使用函數(shù)CGContextSaveGState將當(dāng)前圖形狀態(tài)的副本推送到堆棧。要恢復(fù)以前保存的圖形狀態(tài)，請(qǐng)使用函數(shù)CGContextRestoreGState將當(dāng)前圖形狀態(tài)替換為位于堆棧頂部的圖形狀態(tài)。

注意，并非當(dāng)前繪圖環(huán)境的所有方面都是圖形狀態(tài)的元素。例如，當(dāng)前路徑不被視為圖形狀態(tài)的一部分，因此在調(diào)用函數(shù)CGContextSaveGState時(shí)不會(huì)保存。調(diào)用此函數(shù)時(shí)保存的圖形狀態(tài)參數(shù)如下表所示。

與圖形狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)

Quartz 2D坐標(biāo)系

坐標(biāo)系統(tǒng)，如圖1-4所示，定義了用于表示頁面上要繪制的對(duì)象的位置和大小的位置范圍。 您可以在用戶空間坐標(biāo)系中指定圖形的位置和大小，或者更簡單地指定用戶空間。 坐標(biāo)定義為浮點(diǎn)值。

1-4 Quartz坐標(biāo)系統(tǒng)

因?yàn)椴煌脑O(shè)備具有不同的底層成像能力，所以必須以設(shè)備無關(guān)的方式定義圖形的位置和大小。例如，屏幕顯示設(shè)備可能能夠每英寸顯示不超過96個(gè)像素，而打印機(jī)可能能夠顯示每英寸300個(gè)像素。如果在設(shè)備級(jí)別定義坐標(biāo)系（在此示例中為96像素或300像素），則在該空間中繪制的對(duì)象如果在其他設(shè)備上再現(xiàn)。它們將顯得太大或太小。

Quartz通過使用當(dāng)前的變換矩陣或CTM，通過單獨(dú)的坐標(biāo)系統(tǒng)（用戶空間映射）將輸出設(shè)備的坐標(biāo)系統(tǒng)（設(shè)備空間）完成設(shè)備獨(dú)立性。矩陣是用于有效描述一組相關(guān)方程的數(shù)學(xué)構(gòu)造。當(dāng)前變換矩陣是稱為仿射變換的特定類型的矩陣，其通過應(yīng)用平移，旋轉(zhuǎn)和縮放操作（移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)和調(diào)整坐標(biāo)系統(tǒng)的計(jì)算）將點(diǎn)從一個(gè)坐標(biāo)空間映射到另一個(gè)坐標(biāo)空間。

當(dāng)前的變換矩陣有第二個(gè)目的：它允許你轉(zhuǎn)換對(duì)象的繪制方式。例如，要繪制旋轉(zhuǎn)45度的框，您在繪制框之前旋轉(zhuǎn)頁面的坐標(biāo)系（CTM）。 Quartz使用旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)繪制到輸出設(shè)備。

用戶空間中的點(diǎn)由坐標(biāo)對(duì)（x，y）表示，其中x表示沿水平軸（左和右）的位置，y表示垂直軸（上下）。用戶坐標(biāo)空間的原點(diǎn)是點(diǎn)（0,0）。原點(diǎn)位于頁面的左下角，如圖1-4所示。在Quartz的默認(rèn)坐標(biāo)系中，x軸隨著從頁面的左側(cè)向右側(cè)移動(dòng)而增加。當(dāng)y軸從頁面的底部向頂部移動(dòng)時(shí)，y軸的值增加。

一些技術(shù)使用與Quartz使用的默認(rèn)坐標(biāo)系不同的默認(rèn)坐標(biāo)系來設(shè)置它們的圖形上下文。相對(duì)于Quartz，這樣的坐標(biāo)系是修改的坐標(biāo)系，并且當(dāng)執(zhí)行一些Quartz繪圖操作時(shí)必須被補(bǔ)償。最常見的修改坐標(biāo)系將原點(diǎn)放置在上下文的左上角，并將y軸更改為指向頁面底部。您可能會(huì)看到這個(gè)特定坐標(biāo)系統(tǒng)的幾個(gè)地方如下：

• 在Mac OS X中，NSView的子類覆蓋其isFlipped方法以返回YES。
• 在iOS中，由UIView返回的繪圖上下文。
• 在iOS中，通過調(diào)用UIGraphicsBeginImageContextWithOptions函數(shù)創(chuàng)建的繪圖上下文。

UIKit返回具有修改的坐標(biāo)系的Quartz繪圖上下文的原因是UIKit使用不同的默認(rèn)坐標(biāo)約定;它將變換應(yīng)用到它創(chuàng)建的Quartz上下文，以便它們匹配其約定。如果應(yīng)用程序想要使用相同的繪圖例程來繪制到UIView對(duì)象和PDF圖形上下文（由Quartz創(chuàng)建并使用默認(rèn)坐標(biāo)系），則需要應(yīng)用變換，以便PDF圖形上下文接收相同的修改坐標(biāo)系。為此，應(yīng)用將原點(diǎn)轉(zhuǎn)換為PDF上下文左上角的變換，并將y坐標(biāo)按-1縮放。

使用縮放變換來否定y坐標(biāo)改變了Quartz圖形中的一些約定。例如，如果調(diào)用CGContextDrawImage將圖像繪制到上下文中，則在繪制到目標(biāo)中時(shí)，圖像將被變換修改。類似地，路徑繪制例程接受指定是否在默認(rèn)坐標(biāo)系中沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向繪制弧的參數(shù)。如果坐標(biāo)系被修改，結(jié)果也被修改，好像圖像被反射鏡反射。在圖1-5中，將相同的參數(shù)傳遞到Quartz將導(dǎo)致默認(rèn)坐標(biāo)系中的順時(shí)針圓弧和y坐標(biāo)被變換取反后的逆時(shí)針圓弧。

1-5 修改坐標(biāo)系創(chuàng)建鏡像圖像。

它是由你的應(yīng)用程序來調(diào)整任何Quartz調(diào)用它對(duì)應(yīng)用了一個(gè)變換的上下文。 例如，如果您想要將圖像或PDF正確繪制到圖形上下文中，則應(yīng)用程序可能需要臨時(shí)調(diào)整圖形上下文的CTM。 在iOS中，如果使用UIImage對(duì)象包裝您創(chuàng)建的CGImage對(duì)象，則不需要修改CTM。 UIImage對(duì)象自動(dòng)補(bǔ)償U(kuò)IKit應(yīng)用的修改后的坐標(biāo)系。

重要：上面的討論對(duì)于了解你是否計(jì)劃編寫直接針對(duì)Quartz在iOS上的應(yīng)用程序至關(guān)重要，但這是不夠的。 在iOS 3.2及更高版本上，當(dāng)UIKit為應(yīng)用程序創(chuàng)建繪圖上下文時(shí)，還會(huì)對(duì)上下文進(jìn)行其他更改以匹配默認(rèn)的UIKIt約定。 特別地，不受CTM影響的模式和陰影被單獨(dú)調(diào)整，使得它們的約定匹配UIKit的坐標(biāo)系。 在這種情況下，沒有與CTM的等效機(jī)制，您的應(yīng)用程序可以使用它來更改由Quartz創(chuàng)建的上下文以匹配UIKit提供的上下文的行為; 您的應(yīng)用程序必須識(shí)別它正在繪制什么樣的上下文，并調(diào)整其行為以匹配上下文的期望。

內(nèi)存管理：對(duì)象所有權(quán)

Quartz使用Core Foundation內(nèi)存管理模型，其中對(duì)象被引用計(jì)數(shù)。 創(chuàng)建時(shí)，Core Foundation對(duì)象以引用計(jì)數(shù)1開始。您可以通過調(diào)用函數(shù)來保留對(duì)象來增加引用計(jì)數(shù)，并通過調(diào)用函數(shù)釋放對(duì)象來減少引用計(jì)數(shù)。 當(dāng)引用計(jì)數(shù)減少到0時(shí)，對(duì)象被釋放。 此模型允許對(duì)象安全地共享對(duì)其他對(duì)象的引用。

有幾個(gè)簡單的規(guī)則要記住：

• 如果您創(chuàng)建或復(fù)制對(duì)象，則您擁有它，因此您必須釋放它。也就是說，一般來說，如果從名稱中包含單詞“Create”或“Copy”的函數(shù)中獲取對(duì)象，則必須在完成該對(duì)象后釋放該對(duì)象。否則，將導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。
• 如果從名稱中不包含單詞“Create”或“Copy”的函數(shù)獲取對(duì)象，則不具有對(duì)對(duì)象的引用，并且不能釋放它。對(duì)象將在未來的某個(gè)時(shí)間由其所有者釋放。
• 如果你沒有一個(gè)對(duì)象，你需要保持它的時(shí)候，你必須保留它，并當(dāng)你完成它的時(shí)候，釋放它。您使用特定于對(duì)象的Quartz 2D函數(shù)來保留和釋放該對(duì)象。例如，如果接收到對(duì)CGColorspace對(duì)象的引用，則可以使用函數(shù)CGColorSpaceRetain和CGColorSpaceRelease根據(jù)需要保留和釋放對(duì)象。您還可以使用Core Foundation函數(shù)CFRetain和CFRelease，但是必須小心不要將NULL傳遞給這些函數(shù)。