Эффективная циклизация цвета изображения в Java

Я пишу программу просмотра фракталов Мандельброта, и мне хотелось бы реализовать циклирование цвета умным способом. Получив изображение, я хотел бы изменить его IndexColorModel.

Насколько я могу судить, нет способа изменить IndexColorModel, и нет способа дать изображению новую IndexColorModel. Более того, я думаю, что нет способа извлечь его цветовую модель или данные изображения.

Кажется, что единственным решением является сохранение необработанных данных изображения и цветовой палитры, которые использовались для создания изображения, ручное создание новой палитры с повернутыми цветами, создание новой IndexColorModel, а затем создание совершенно нового изображения из этих данных и новой цветовой модели.

Все это кажется слишком большой работой. Есть ли более простой и быстрый способ?

Вот лучшее решение, которое я смог придумать. Этот код создает изображение размером 1000x1000 пикселей и показывает анимацию циклического изменения цветов со скоростью около 30 кадров в секунду.

(старый)

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.awt.image.*;
import javax.swing.*;

public class ColorCycler {

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            public void run() {
                createAndShowGUI();
            }
        });
    }

    private static void createAndShowGUI() {
        JFrame jFrame = new JFrame("Color Cycler");
        jFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        jFrame.add(new MyPanel());
        jFrame.pack();
        jFrame.setVisible(true);
    }

}

class MyPanel extends JPanel implements ActionListener {

    private byte[] reds = new byte[216];
    private byte[] greens = new byte[216];
    private byte[] blues = new byte[216];
    private final byte[] imageData = new byte[1000 * 1000];
    private Image image;

    public MyPanel() {
        generateColors();
        generateImageData();
        (new Timer(35, this)).start();
    }

    // The window size is 1000x1000 pixels.
    public Dimension getPreferredSize() {
        return new Dimension(1000, 1000);
    }

    // Generate 216 unique colors for the color model.
    private void generateColors() {
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            for (int j = 0; j < 6; j++) {
                for (int k = 0; k < 6; k++, index++) {
                    reds[index] = (byte) (i * 51);
                    greens[index] = (byte) (j * 51);
                    blues[index] = (byte) (k * 51);
                }
            }
        }
    }

    // Create the image data for the MemoryImageSource.
    // This data is created once and never changed.
    private void generateImageData() {
        for (int i = 0; i < 1000 * 1000; i++) {
            imageData[i] = (byte) (i % 216);
        }
    }

    // Draw the image.
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        g.drawImage(image, 0, 0, 1000, 1000, null);
    }

    // This method is called by the timer every 35 ms.
    // It creates the modified image to be drawn.
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) { // Called by Timer.
        reds = cycleColors(reds);
        greens = cycleColors(greens);
        blues = cycleColors(blues);
        IndexColorModel colorModel = new IndexColorModel(8, 216, reds, greens, blues);
        image = createImage(new MemoryImageSource(1000, 1000, colorModel, imageData, 0, 1000));
        repaint();
    }

    // Cycle the colors to the right by 1.
    private byte[] cycleColors(byte[] colors) {
        byte[] newColors = new byte[216];
        newColors[0] = colors[215];
        System.arraycopy(colors, 0, newColors, 1, 215);
        return newColors;
    }
}

Edit 2:

Теперь я предварительно вычисляю IndexColorModels. Это означает, что на каждом кадре мне нужно только обновлять MemoryImageSource с новой IndexColorModel. Это кажется лучшим решением.

(Я также только что заметил, что в моем исследователе фракталов я могу повторно использовать единственный набор предварительно вычисленных IndexColorModel для каждого изображения, которое я создаю. Это означает, что единовременные затраты в 140K позволяют мне циклировать цвета в реальном времени. Это здорово.)

Вот код:

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.awt.image.*;
import javax.swing.*;

public class ColorCycler {

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            public void run() {
                createAndShowGUI();
            }
        });
    }

    private static void createAndShowGUI() {
        JFrame jFrame = new JFrame("Color Cycler");
        jFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        jFrame.add(new MyPanel());
        jFrame.pack();
        jFrame.setVisible(true);
    }

}

class MyPanel extends JPanel implements ActionListener {

    private final IndexColorModel[] colorModels = new IndexColorModel[216];
    private final byte[] imageData = new byte[1000 * 1000];
    private final MemoryImageSource imageSource;
    private final Image image;
    private int currentFrame = 0;

    public MyPanel() {
        generateColorModels();
        generateImageData();
        imageSource = new MemoryImageSource(1000, 1000, colorModels[0], imageData, 0, 1000);
        imageSource.setAnimated(true);
        image = createImage(imageSource);
        (new Timer(35, this)).start();
    }

    // The window size is 1000x1000 pixels.
    public Dimension getPreferredSize() {
        return new Dimension(1000, 1000);
    }

    // Generate 216 unique colors models, one for each frame.
    private void generateColorModels() {
        byte[] reds = new byte[216];
        byte[] greens = new byte[216];
        byte[] blues = new byte[216];
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            for (int j = 0; j < 6; j++) {
                for (int k = 0; k < 6; k++, index++) {
                    reds[index] = (byte) (i * 51);
                    greens[index] = (byte) (j * 51);
                    blues[index] = (byte) (k * 51);
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i < 216; i++) {
            colorModels[i] = new IndexColorModel(8, 216, reds, greens, blues);
            reds = cycleColors(reds);
            greens = cycleColors(greens);
            blues = cycleColors(blues);
        }
    }

    // Create the image data for the MemoryImageSource.
    // This data is created once and never changed.
    private void generateImageData() {
        for (int i = 0; i < 1000 * 1000; i++) {
            imageData[i] = (byte) (i % 216);
        }
    }

    // Draw the image.
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        g.drawImage(image, 0, 0, 1000, 1000, null);
    }

    // This method is called by the timer every 35 ms.
    // It updates the ImageSource of the image to be drawn.
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) { // Called by Timer.
        currentFrame++;
        if (currentFrame == 216) {
            currentFrame = 0;
        }
        imageSource.newPixels(imageData, colorModels[currentFrame], 0, 1000);
        repaint();
    }

    // Cycle the colors to the right by 1.
    private byte[] cycleColors(byte[] colors) {
        byte[] newColors = new byte[216];
        newColors[0] = colors[215];
        System.arraycopy(colors, 0, newColors, 1, 215);
        return newColors;
    }
}

Edit: (old)

Heisenbug предложил мне использовать метод newPixels() из MemoryImageSource. Ответ с тех пор был удален, но это оказалось хорошей идеей. Теперь я создаю только один MemoryImageSource и одно изображение. На каждом кадре я создаю новую IndexColorModel и обновляю MemoryImageSource.

Вот обновленный код: (old)

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.awt.image.*;
import javax.swing.*;

public class ColorCycler {

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            public void run() {
                createAndShowGUI();
            }
        });
    }

    private static void createAndShowGUI() {
        JFrame jFrame = new JFrame("Color Cycler");
        jFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        jFrame.add(new MyPanel());
        jFrame.pack();
        jFrame.setVisible(true);
    }

}

class MyPanel extends JPanel implements ActionListener {

    private byte[] reds = new byte[216];
    private byte[] greens = new byte[216];
    private byte[] blues = new byte[216];
    private final byte[] imageData = new byte[1000 * 1000];
    private final MemoryImageSource imageSource;
    private final Image image;

    public MyPanel() {
        generateColors();
        generateImageData();
        IndexColorModel colorModel = new IndexColorModel(8, 216, reds, greens, blues);
        imageSource = new MemoryImageSource(1000, 1000, colorModel, imageData, 0, 1000);
        imageSource.setAnimated(true);
        image = createImage(imageSource);
        (new Timer(35, this)).start();
    }

    // The window size is 1000x1000 pixels.
    public Dimension getPreferredSize() {
        return new Dimension(1000, 1000);
    }

    // Generate 216 unique colors for the color model.
    private void generateColors() {
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            for (int j = 0; j < 6; j++) {
                for (int k = 0; k < 6; k++, index++) {
                    reds[index] = (byte) (i * 51);
                    greens[index] = (byte) (j * 51);
                    blues[index] = (byte) (k * 51);
                }
            }
        }
    }

    // Create the image data for the MemoryImageSource.
    // This data is created once and never changed.
    private void generateImageData() {
        for (int i = 0; i < 1000 * 1000; i++) {
            imageData[i] = (byte) (i % 216);
        }
    }

    // Draw the image.
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        g.drawImage(image, 0, 0, 1000, 1000, null);
    }

    // This method is called by the timer every 35 ms.
    // It updates the ImageSource of the image to be drawn.
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) { // Called by Timer.
        reds = cycleColors(reds);
        greens = cycleColors(greens);
        blues = cycleColors(blues);
        IndexColorModel colorModel = new IndexColorModel(8, 216, reds, greens, blues);
        imageSource.newPixels(imageData, colorModel, 0, 1000);
        repaint();
    }

    // Cycle the colors to the right by 1.
    private byte[] cycleColors(byte[] colors) {
        byte[] newColors = new byte[216];
        newColors[0] = colors[215];
        System.arraycopy(colors, 0, newColors, 1, 215);
        return newColors;
    }
}