Mega Code Archive

 
Categories / Java / 2D Graphics GUI
 

PngEncoder takes a Java Image object and creates a byte string which can be saved as a PNG file

import java.awt.Image; import java.awt.image.ImageObserver; import java.awt.image.PixelGrabber; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.IOException; import java.util.zip.CRC32; import java.util.zip.Deflater; import java.util.zip.DeflaterOutputStream; /**  * PngEncoder takes a Java Image object and creates a byte string which can be  * saved as a PNG file.  The Image is presumed to use the DirectColorModel.  *  * <p>Thanks to Jay Denny at KeyPoint Software  *    http://www.keypoint.com/  * who let me develop this code on company time.</p>  *  * <p>You may contact me with (probably very-much-needed) improvements,  * comments, and bug fixes at:</p>  *  *   <p><code>david@catcode.com</code></p>  *  * <p>This library is free software; you can redistribute it and/or  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public  * License as published by the Free Software Foundation; either  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.</p>  *  * <p>This library is distributed in the hope that it will be useful,  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU  * Lesser General Public License for more details.</p>  *  * <p>You should have received a copy of the GNU Lesser General Public  * License along with this library; if not, write to the Free Software  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301,  * USA. A copy of the GNU LGPL may be found at  * <code>http://www.gnu.org/copyleft/lesser.html</code></p>  *  * @author J. David Eisenberg  * @version 1.5, 19 Oct 2003  *  * CHANGES:  * --------  * 19-Nov-2002 : CODING STYLE CHANGES ONLY (by David Gilbert for Object  *               Refinery Limited);  * 19-Sep-2003 : Fix for platforms using EBCDIC (contributed by Paulo Soares);  * 19-Oct-2003 : Change private fields to protected fields so that  *               PngEncoderB can inherit them (JDE)  *               Fixed bug with calculation of nRows  * 15-Aug-2008 : Added scrunch.end() in writeImageData() method - see  *               JFreeChart bug report 2037930 (David Gilbert);  */ public class PngEncoder {     /** Constant specifying that alpha channel should be encoded. */     public static final boolean ENCODE_ALPHA = true;     /** Constant specifying that alpha channel should not be encoded. */     public static final boolean NO_ALPHA = false;     /** Constants for filter (NONE). */     public static final int FILTER_NONE = 0;     /** Constants for filter (SUB). */     public static final int FILTER_SUB = 1;     /** Constants for filter (UP). */     public static final int FILTER_UP = 2;     /** Constants for filter (LAST). */     public static final int FILTER_LAST = 2;     /** IHDR tag. */     protected static final byte[] IHDR = {73, 72, 68, 82};     /** IDAT tag. */     protected static final byte[] IDAT = {73, 68, 65, 84};     /** IEND tag. */     protected static final byte[] IEND = {73, 69, 78, 68};     /** PHYS tag. */     protected static final byte[] PHYS = {(byte)'p', (byte)'H', (byte)'Y',         (byte)'s'};     /** The png bytes. */     protected byte[] pngBytes;     /** The prior row. */     protected byte[] priorRow;     /** The left bytes. */     protected byte[] leftBytes;     /** The image. */     protected Image image;     /** The width. */     protected int width;     /** The height. */     protected int height;     /** The byte position. */     protected int bytePos;     /** The maximum position. */     protected int maxPos;     /** CRC. */     protected CRC32 crc = new CRC32();     /** The CRC value. */     protected long crcValue;     /** Encode alpha? */     protected boolean encodeAlpha;     /** The filter type. */     protected int filter;     /** The bytes-per-pixel. */     protected int bytesPerPixel;     /** The physical pixel dimension : number of pixels per inch on the X axis. */     private int xDpi = 0;     /** The physical pixel dimension : number of pixels per inch on the Y axis. */     private int yDpi = 0;     /** Used for conversion of DPI to Pixels per Meter. */     static private float INCH_IN_METER_UNIT = 0.0254f;     /**      * The compression level (1 = best speed, 9 = best compression,      * 0 = no compression).      */     protected int compressionLevel;     /**      * Class constructor.      */     public PngEncoder() {         this(null, false, FILTER_NONE, 0);     }     /**      * Class constructor specifying Image to encode, with no alpha channel      * encoding.      *      * @param image A Java Image object which uses the DirectColorModel      * @see java.awt.Image      */     public PngEncoder(Image image) {         this(image, false, FILTER_NONE, 0);     }     /**      * Class constructor specifying Image to encode, and whether to encode      * alpha.      *      * @param image A Java Image object which uses the DirectColorModel      * @param encodeAlpha Encode the alpha channel? false=no; true=yes      * @see java.awt.Image      */     public PngEncoder(Image image, boolean encodeAlpha) {         this(image, encodeAlpha, FILTER_NONE, 0);     }     /**      * Class constructor specifying Image to encode, whether to encode alpha,      * and filter to use.      *      * @param image A Java Image object which uses the DirectColorModel      * @param encodeAlpha Encode the alpha channel? false=no; true=yes      * @param whichFilter 0=none, 1=sub, 2=up      * @see java.awt.Image      */     public PngEncoder(Image image, boolean encodeAlpha, int whichFilter) {         this(image, encodeAlpha, whichFilter, 0);     }     /**      * Class constructor specifying Image source to encode, whether to encode      * alpha, filter to use, and compression level.      *      * @param image A Java Image object      * @param encodeAlpha Encode the alpha channel? false=no; true=yes      * @param whichFilter 0=none, 1=sub, 2=up      * @param compLevel 0..9 (1 = best speed, 9 = best compression, 0 = no      *        compression)      * @see java.awt.Image      */     public PngEncoder(Image image, boolean encodeAlpha, int whichFilter,             int compLevel) {         this.image = image;         this.encodeAlpha = encodeAlpha;         setFilter(whichFilter);         if (compLevel >= 0 && compLevel <= 9) {             this.compressionLevel = compLevel;         }     }     /**      * Set the image to be encoded.      *      * @param image A Java Image object which uses the DirectColorModel      * @see java.awt.Image      * @see java.awt.image.DirectColorModel      */     public void setImage(Image image) {         this.image = image;         this.pngBytes = null;     }     /**      * Returns the image to be encoded.      *      * @return The image.      */     public Image getImage() {       return this.image;     }   /**      * Creates an array of bytes that is the PNG equivalent of the current      * image, specifying whether to encode alpha or not.      *      * @param encodeAlpha boolean false=no alpha, true=encode alpha      * @return an array of bytes, or null if there was a problem      */     public byte[] pngEncode(boolean encodeAlpha) {         byte[]  pngIdBytes = {-119, 80, 78, 71, 13, 10, 26, 10};         if (this.image == null) {             return null;         }         this.width = this.image.getWidth(null);         this.height = this.image.getHeight(null);         /*          * start with an array that is big enough to hold all the pixels          * (plus filter bytes), and an extra 200 bytes for header info          */         this.pngBytes = new byte[((this.width + 1) * this.height * 3) + 200];         /*          * keep track of largest byte written to the array          */         this.maxPos = 0;         this.bytePos = writeBytes(pngIdBytes, 0);         //hdrPos = bytePos;         writeHeader();         writeResolution();         //dataPos = bytePos;         if (writeImageData()) {             writeEnd();             this.pngBytes = resizeByteArray(this.pngBytes, this.maxPos);         }         else {             this.pngBytes = null;         }         return this.pngBytes;     }     /**      * Creates an array of bytes that is the PNG equivalent of the current      * image.  Alpha encoding is determined by its setting in the constructor.      *      * @return an array of bytes, or null if there was a problem      */     public byte[] pngEncode() {         return pngEncode(this.encodeAlpha);     }     /**      * Set the alpha encoding on or off.      *      * @param encodeAlpha  false=no, true=yes      */     public void setEncodeAlpha(boolean encodeAlpha) {         this.encodeAlpha = encodeAlpha;     }     /**      * Retrieve alpha encoding status.      *      * @return boolean false=no, true=yes      */     public boolean getEncodeAlpha() {         return this.encodeAlpha;     }     /**      * Set the filter to use.      *      * @param whichFilter from constant list      */     public void setFilter(int whichFilter) {         this.filter = FILTER_NONE;         if (whichFilter <= FILTER_LAST) {             this.filter = whichFilter;         }     }     /**      * Retrieve filtering scheme.      *      * @return int (see constant list)      */     public int getFilter() {         return this.filter;     }     /**      * Set the compression level to use.      *      * @param level the compression level (1 = best speed, 9 = best compression,      *        0 = no compression)      */     public void setCompressionLevel(int level) {         if (level >= 0 && level <= 9) {             this.compressionLevel = level;         }     }     /**      * Retrieve compression level.      *      * @return int (1 = best speed, 9 = best compression, 0 = no compression)      */     public int getCompressionLevel() {         return this.compressionLevel;     }     /**      * Increase or decrease the length of a byte array.      *      * @param array The original array.      * @param newLength The length you wish the new array to have.      * @return Array of newly desired length. If shorter than the      *         original, the trailing elements are truncated.      */     protected byte[] resizeByteArray(byte[] array, int newLength) {         byte[]  newArray = new byte[newLength];         int     oldLength = array.length;         System.arraycopy(array, 0, newArray, 0, Math.min(oldLength, newLength));         return newArray;     }     /**      * Write an array of bytes into the pngBytes array.      * Note: This routine has the side effect of updating      * maxPos, the largest element written in the array.      * The array is resized by 1000 bytes or the length      * of the data to be written, whichever is larger.      *      * @param data The data to be written into pngBytes.      * @param offset The starting point to write to.      * @return The next place to be written to in the pngBytes array.      */     protected int writeBytes(byte[] data, int offset) {         this.maxPos = Math.max(this.maxPos, offset + data.length);         if (data.length + offset > this.pngBytes.length) {             this.pngBytes = resizeByteArray(this.pngBytes, this.pngBytes.length                     + Math.max(1000, data.length));         }         System.arraycopy(data, 0, this.pngBytes, offset, data.length);         return offset + data.length;     }     /**      * Write an array of bytes into the pngBytes array, specifying number of      * bytes to write. Note: This routine has the side effect of updating      * maxPos, the largest element written in the array.      * The array is resized by 1000 bytes or the length      * of the data to be written, whichever is larger.      *      * @param data The data to be written into pngBytes.      * @param nBytes The number of bytes to be written.      * @param offset The starting point to write to.      * @return The next place to be written to in the pngBytes array.      */     protected int writeBytes(byte[] data, int nBytes, int offset) {         this.maxPos = Math.max(this.maxPos, offset + nBytes);         if (nBytes + offset > this.pngBytes.length) {             this.pngBytes = resizeByteArray(this.pngBytes, this.pngBytes.length                     + Math.max(1000, nBytes));         }         System.arraycopy(data, 0, this.pngBytes, offset, nBytes);         return offset + nBytes;     }     /**      * Write a two-byte integer into the pngBytes array at a given position.      *      * @param n The integer to be written into pngBytes.      * @param offset The starting point to write to.      * @return The next place to be written to in the pngBytes array.      */     protected int writeInt2(int n, int offset) {         byte[] temp = {(byte) ((n >> 8) & 0xff), (byte) (n & 0xff)};         return writeBytes(temp, offset);     }     /**      * Write a four-byte integer into the pngBytes array at a given position.      *      * @param n The integer to be written into pngBytes.      * @param offset The starting point to write to.      * @return The next place to be written to in the pngBytes array.      */     protected int writeInt4(int n, int offset) {         byte[] temp = {(byte) ((n >> 24) & 0xff),                        (byte) ((n >> 16) & 0xff),                        (byte) ((n >> 8) & 0xff),                        (byte) (n & 0xff)};         return writeBytes(temp, offset);     }     /**      * Write a single byte into the pngBytes array at a given position.      *      * @param b The integer to be written into pngBytes.      * @param offset The starting point to write to.      * @return The next place to be written to in the pngBytes array.      */     protected int writeByte(int b, int offset) {         byte[] temp = {(byte) b};         return writeBytes(temp, offset);     }     /**      * Write a PNG "IHDR" chunk into the pngBytes array.      */     protected void writeHeader() {         int startPos = this.bytePos = writeInt4(13, this.bytePos);         this.bytePos = writeBytes(IHDR, this.bytePos);         this.width = this.image.getWidth(null);         this.height = this.image.getHeight(null);         this.bytePos = writeInt4(this.width, this.bytePos);         this.bytePos = writeInt4(this.height, this.bytePos);         this.bytePos = writeByte(8, this.bytePos); // bit depth         this.bytePos = writeByte((this.encodeAlpha) ? 6 : 2, this.bytePos);             // direct model         this.bytePos = writeByte(0, this.bytePos); // compression method         this.bytePos = writeByte(0, this.bytePos); // filter method         this.bytePos = writeByte(0, this.bytePos); // no interlace         this.crc.reset();         this.crc.update(this.pngBytes, startPos, this.bytePos - startPos);         this.crcValue = this.crc.getValue();         this.bytePos = writeInt4((int) this.crcValue, this.bytePos);     }     /**      * Perform "sub" filtering on the given row.      * Uses temporary array leftBytes to store the original values      * of the previous pixels.  The array is 16 bytes long, which      * will easily hold two-byte samples plus two-byte alpha.      *      * @param pixels The array holding the scan lines being built      * @param startPos Starting position within pixels of bytes to be filtered.      * @param width Width of a scanline in pixels.      */     protected void filterSub(byte[] pixels, int startPos, int width) {         int offset = this.bytesPerPixel;         int actualStart = startPos + offset;         int nBytes = width * this.bytesPerPixel;         int leftInsert = offset;         int leftExtract = 0;         for (int i = actualStart; i < startPos + nBytes; i++) {             this.leftBytes[leftInsert] =  pixels[i];             pixels[i] = (byte) ((pixels[i] - this.leftBytes[leftExtract])                      % 256);             leftInsert = (leftInsert + 1) % 0x0f;             leftExtract = (leftExtract + 1) % 0x0f;         }     }     /**      * Perform "up" filtering on the given row.      * Side effect: refills the prior row with current row      *      * @param pixels The array holding the scan lines being built      * @param startPos Starting position within pixels of bytes to be filtered.      * @param width Width of a scanline in pixels.      */     protected void filterUp(byte[] pixels, int startPos, int width) {         final int nBytes = width * this.bytesPerPixel;         for (int i = 0; i < nBytes; i++) {             final byte currentByte = pixels[startPos + i];             pixels[startPos + i] = (byte) ((pixels[startPos  + i]                     - this.priorRow[i]) % 256);             this.priorRow[i] = currentByte;         }     }     /**      * Write the image data into the pngBytes array.      * This will write one or more PNG "IDAT" chunks. In order      * to conserve memory, this method grabs as many rows as will      * fit into 32K bytes, or the whole image; whichever is less.      *      *      * @return true if no errors; false if error grabbing pixels      */     protected boolean writeImageData() {         int rowsLeft = this.height;  // number of rows remaining to write         int startRow = 0;       // starting row to process this time through         int nRows;              // how many rows to grab at a time         byte[] scanLines;       // the scan lines to be compressed         int scanPos;            // where we are in the scan lines         int startPos;           // where this line's actual pixels start (used                                 // for filtering)         byte[] compressedLines; // the resultant compressed lines         int nCompressed;        // how big is the compressed area?         //int depth;              // color depth ( handle only 8 or 32 )         PixelGrabber pg;         this.bytesPerPixel = (this.encodeAlpha) ? 4 : 3;         Deflater scrunch = new Deflater(this.compressionLevel);         ByteArrayOutputStream outBytes = new ByteArrayOutputStream(1024);         DeflaterOutputStream compBytes = new DeflaterOutputStream(outBytes,                 scrunch);         try {             while (rowsLeft > 0) {                 nRows = Math.min(32767 / (this.width                         * (this.bytesPerPixel + 1)), rowsLeft);                 nRows = Math.max(nRows, 1);                 int[] pixels = new int[this.width * nRows];                 pg = new PixelGrabber(this.image, 0, startRow,                         this.width, nRows, pixels, 0, this.width);                 try {                     pg.grabPixels();                 }                 catch (Exception e) {                     System.err.println("interrupted waiting for pixels!");                     return false;                 }                 if ((pg.getStatus() & ImageObserver.ABORT) != 0) {                     System.err.println("image fetch aborted or errored");                     return false;                 }                 /*                  * Create a data chunk. scanLines adds "nRows" for                  * the filter bytes.                  */                 scanLines = new byte[this.width * nRows * this.bytesPerPixel                                      + nRows];                 if (this.filter == FILTER_SUB) {                     this.leftBytes = new byte[16];                 }                 if (this.filter == FILTER_UP) {                     this.priorRow = new byte[this.width * this.bytesPerPixel];                 }                 scanPos = 0;                 startPos = 1;                 for (int i = 0; i < this.width * nRows; i++) {                     if (i % this.width == 0) {                         scanLines[scanPos++] = (byte) this.filter;                         startPos = scanPos;                     }                     scanLines[scanPos++] = (byte) ((pixels[i] >> 16) & 0xff);                     scanLines[scanPos++] = (byte) ((pixels[i] >>  8) & 0xff);                     scanLines[scanPos++] = (byte) ((pixels[i]) & 0xff);                     if (this.encodeAlpha) {                         scanLines[scanPos++] = (byte) ((pixels[i] >> 24)                                 & 0xff);                     }                     if ((i % this.width == this.width - 1)                             && (this.filter != FILTER_NONE)) {                         if (this.filter == FILTER_SUB) {                             filterSub(scanLines, startPos, this.width);                         }                         if (this.filter == FILTER_UP) {                             filterUp(scanLines, startPos, this.width);                         }                     }                 }                 /*                  * Write these lines to the output area                  */                 compBytes.write(scanLines, 0, scanPos);                 startRow += nRows;                 rowsLeft -= nRows;             }             compBytes.close();             /*              * Write the compressed bytes              */             compressedLines = outBytes.toByteArray();             nCompressed = compressedLines.length;             this.crc.reset();             this.bytePos = writeInt4(nCompressed, this.bytePos);             this.bytePos = writeBytes(IDAT, this.bytePos);             this.crc.update(IDAT);             this.bytePos = writeBytes(compressedLines, nCompressed,                     this.bytePos);             this.crc.update(compressedLines, 0, nCompressed);             this.crcValue = this.crc.getValue();             this.bytePos = writeInt4((int) this.crcValue, this.bytePos);             scrunch.finish();             scrunch.end();             return true;         }         catch (IOException e) {             System.err.println(e.toString());             return false;         }     }     /**      * Write a PNG "IEND" chunk into the pngBytes array.      */     protected void writeEnd() {         this.bytePos = writeInt4(0, this.bytePos);         this.bytePos = writeBytes(IEND, this.bytePos);         this.crc.reset();         this.crc.update(IEND);         this.crcValue = this.crc.getValue();         this.bytePos = writeInt4((int) this.crcValue, this.bytePos);     }     /**      * Set the DPI for the X axis.      *      * @param xDpi  The number of dots per inch      */     public void setXDpi(int xDpi) {         this.xDpi = Math.round(xDpi / INCH_IN_METER_UNIT);     }     /**      * Get the DPI for the X axis.      *      * @return The number of dots per inch      */     public int getXDpi() {         return Math.round(this.xDpi * INCH_IN_METER_UNIT);     }     /**      * Set the DPI for the Y axis.      *      * @param yDpi  The number of dots per inch      */     public void setYDpi(int yDpi) {         this.yDpi = Math.round(yDpi / INCH_IN_METER_UNIT);     }     /**      * Get the DPI for the Y axis.      *      * @return The number of dots per inch      */     public int getYDpi() {         return Math.round(this.yDpi * INCH_IN_METER_UNIT);     }     /**      * Set the DPI resolution.      *      * @param xDpi  The number of dots per inch for the X axis.      * @param yDpi  The number of dots per inch for the Y axis.      */     public void setDpi(int xDpi, int yDpi) {         this.xDpi = Math.round(xDpi / INCH_IN_METER_UNIT);         this.yDpi = Math.round(yDpi / INCH_IN_METER_UNIT);     }     /**      * Write a PNG "pHYs" chunk into the pngBytes array.      */     protected void writeResolution() {         if (this.xDpi > 0 && this.yDpi > 0) {             final int startPos = this.bytePos = writeInt4(9, this.bytePos);             this.bytePos = writeBytes(PHYS, this.bytePos);             this.bytePos = writeInt4(this.xDpi, this.bytePos);             this.bytePos = writeInt4(this.yDpi, this.bytePos);             this.bytePos = writeByte(1, this.bytePos); // unit is the meter.             this.crc.reset();             this.crc.update(this.pngBytes, startPos, this.bytePos - startPos);             this.crcValue = this.crc.getValue();             this.bytePos = writeInt4((int) this.crcValue, this.bytePos);         }     } }