X Window System, Client Programming, No.4

(注意)南校舎のSolaris2.Xでは X11 Window System の本当の 置き場所は /usr/local/X11R6.4 です。 しかし、多くの Linux ディストリビューションと設定状況を 合わせるために、 /usr/X11R6.4 および /usr/X11R6 から /usr/local/X11R6.4へ シンボリック・リンクが張られています。 このプリントでは今まで

    /usr/X11R6   ← Linuxの場合
    /usr/X11R6.4 ← 南校舎のSolaris2.Xの場合

X Window Systemにおけるカラーの扱い

色

色は「光の3原色」である「赤(Red)」、「緑(Green)」、「青(Blue)」 それぞれの明るさを混ぜ合わせたものです。 赤、緑、青それぞれについて256段階(すなわち8bit)の明るさが 区別できるとすると、それらを組合せて表現できる色の数は

    256×256×256 ＝ 16777216 (＝ 2^24) 通り

カラーマップ

同時発色数が限られたなかで色を最大限に利用するために X Window Systemでは『カラーマップ (colormap)』を使います。 カラーマップとは色を登録した表のことで、表の各項目は カラーセルと呼ばれます。 ある色をカラーマップに登録したときの 「表の何番目に登録されたか（＝インデックス）」 がピクセル値で、描画における色の指定はこのピクセル値を 用いて行ないます。 すなわち、X Windowのプログラムではまず使いたい色をカラーマップに 登録しておいて、登録したピクセル値を用いてグラフィックコンテクスト に色を設定し、そのグラフィック・コンテクストを用いて描画するわけです。

カラーマップの取得

デフォルトのカラーマップはDefaultColormap()マクロによって 取得することができます。 デフォルトのカラーマップを使うと1つのカラーマップを 他のアプリケーションと共有することになります。

Colormap DefaultColormap(Display *dpy, int scr)マクロ
    指定したスクリーンに割り当てられているカラーマップのIDを返す

デフォルト・カラーマップの取得
    Display *dpy;
    int scr;
    Colormap cmap;
    ...
    dpy = XOpenDisplay(...);
    scr = DefaultScreen(dpy);
    cmap = DefaultColormap(dpy,scr);

取得したカラーマップに、RGB値で指定する色を割り当てるには XAllocColor()関数を使います。 色の指定には XColor 構造体を用います。

XColor構造体のflagで使う定数 (X11/X.hより抜粋)
/* Flags used in StoreNamedColor, StoreColors */
#define DoRed			(1<<0)
#define DoGreen			(1<<1)
#define DoBlue			(1<<2)

XColor構造体の定義 (X11/Xlib.hより抜粋)
typedef struct {
	unsigned long pixel;
	unsigned short red, green, blue;
	char flags;  /* do_red, do_green, do_blue */
	char pad;
} XColor;

関数
Status XAllocColor(Display *dpy,Colormap cmap, XColor *def);
    カラーマップ中の空いているカラーセルに色を割り当てます。
    割り当てに失敗した場合は0が返されます。

RGB値で色をカラーマップに登録するコード
    XColor color_def;
    ...
    color_def.flags = DoRed | DoGreen | DoBlue;
    color_def.red = 赤の明るさ;
    color_def.green = 緑の明るさ;
    color_def.blue = 青の明るさ;
    if (XAllocColor(dpy,cmap,&color_def) == 0) { /* 色の割り当てに失敗 */ }
    ...
    gcv.foreground = color_def.pixel;      /* 割り当てたピクセル値を使う */
    gc = XCreateGC(dpy,win,GCForeground | ..., &gcv);
    ...

「RGB値」の代わりに「色の名前」を使うには、XParseColor()関数を使って 「色の名前」から「RGB値」に変換します。 XParseColor()関数は、色の名前(たとえば "red"や"pink")以外にも、 RGB値を16進数で表現した文字列 ("#RRGGBB" または "#RRRRGGGGBBBB" の形式) を解釈することができます。

関数
Status XParseColor(Display *dpy, Colormap cmap, char *spec, XColor *def)
    色の名前からRGB値をdefに得ます。
    失敗の場合は0を返します。

色の名前からRGB値への変換
    XColor color_def;
    Colormap cmap;
    char *colorname = "red";
    ....
    if (XParseColor(dpy,cmap,colorname,&color_def) == 0) { エラー }
    /* color_defの中のred,green,blueフィールドにRGB値が設定されている */

 rgb.txt (色の名前とRGB値の対応表)
255 250 250		snow
248 248 255		ghost white
248 248 255		GhostWhite
...
255   0   0		red
255 105 180		hot pink
...
255 255 255		white
  0   0   0		black
...

色を使う簡単なアプリケーション例

色を使う例 x4.cを示します。 x4.cの中では、「ルート・ウィンドウの深さを返す」関数

DisplayDepth(Display *dpy, int scr) 

#include <stdio.h>
#include <X11/Xos.h>
#include <X11/Xlib.h>
#include <X11/Xutil.h>

int main(int argc, char **argv) {
    Display *dpy;
    int scr;
    Window win;
    XSetWindowAttributes xswa;
    char *xservname=NULL;
    GC gc;
    XGCValues gcv;
    char *colorname="red";

    if (argc >= 2) {
	colorname = argv[1];
    }
    if ((dpy=XOpenDisplay(xservname)) == NULL) {
	fprintf(stderr,"can not open %s\n",XDisplayName(xservname));
	exit(-1);
    }
    scr = DefaultScreen(dpy);
    xswa.background_pixel = WhitePixel(dpy,scr);
    xswa.border_pixel = BlackPixel(dpy,scr);
    xswa.event_mask = ExposureMask | ButtonPressMask;
    win = XCreateWindow(dpy,RootWindow(dpy,scr),0,0,320,240,1,
			CopyFromParent,CopyFromParent,CopyFromParent,
			CWBackPixel | CWBorderPixel | CWEventMask, &xswa);
    if (DefaultDepth(dpy,scr) == 1) {
	gcv.foreground = BlackPixel(dpy,scr);
    } else {
	XColor color_def;
	Colormap cmap = DefaultColormap(dpy,scr);
	if (!XParseColor(dpy,cmap,colorname,&color_def)) {
	    fprintf(stderr,"color %s not in database\n",colorname);
	    exit(-1);
	}
	if (!XAllocColor(dpy,cmap,&color_def)) {
	    fprintf(stderr,"all colorcells allocated and read/write\n");
	    exit(-1);
	}
	gcv.foreground = color_def.pixel;
    }
    gcv.background = WhitePixel(dpy,scr);
    gc = XCreateGC(dpy,win,GCForeground|GCBackground,&gcv);
    XMapWindow(dpy,win);
    for (;;) {
	XEvent ev;
	XNextEvent(dpy,&ev);
	switch (ev.type) {
	  case Expose:
	    XClearWindow(dpy,win);
	    XFillRectangle(dpy,win,gc,10,10,100,50);
	    break;
	  case ButtonPress:
	    if (ev.xbutton.button == 3) exit(0);
	    break;
	  default:
	    printf("unknown event %d\n",ev.type);
	    break;
	}
    }
}

[コンパイル]
Solaris2.Xの豺腓
侑詫來髭苳紫窿 ㍗齟臼匐釿跿粤  ㍼  ㌣齟臼匐蛯 ㈹惘㈹齒站續 ㈹銖讀踉晒髭苳浜嘔箪跫竅讚蜒闔鶩緕鬯芍罌
也銛ぢの豺腓
侑詫來髭苳紫窿 ㍗齟臼匐釿跿粤  ㍼  ㌣齟臼匐蛯 ㈹惘右踉晒髭苳浜嘔箪跫竅讚蜒闔鶩緕鬯芍罌

ぢ孫侑詫來髭苳侍闌續ゔ 浜嘔箪跫竅讚蜒闔鶩緕鬯芍罌     ← x4 #ee82ee と同じ (∵   238 130 238   violet)
PROMPT$ <I>x4 tomato</I> <IMG SRC="/local-icons/enter.gif">     ← x4 #ff6347 と同じ (∵   255  99  71   tomato)
PROMPT$ <I>x4 slateblue</I> <IMG SRC="/local-icons/enter.gif">  ← x4 #6a5acd と同じ (∵   106  90 205   slateblue)

Visual

XサーバのVisual(=色の表し方)には以下のクラスがあります。

• StaticGray --- read-only
• GrayScale --- read-write
• StaticColor --- read-only
• PseudoColor --- read-write ←「1600万色のうちから同時n色まで発色」はこのタイプが多い
• TrueColor --- read-only ←「1600万色同時発色」はこのタイプが多い
• DirectColor --- read-write

red, green, blue はそれぞれ 0〜255の値を取るものとして、 TrueColorのXサーバで(red, green, blue)の組み合わせて表現できる 色を画面に表示するには以下のようなコードを書きます。

static int getshiftbit(unsigned long mask) {
    int i, n;
    for (i=0; i<sizeof(mask)*8; i++) {
	if (mask & 1) {
	    if (mask == 0xff) return(i);
	    else return(-1);
	}
	mask >>= 1;
    }
    return(-1);
}

int use_truecolor=0;
int nshift_red, nshift_green, nshift_blue;

int main() {
    int red, gree, blue;
    XGCValues xgcv;
    ...
    if (DefaultDepath(dpy,scr) == 24) {
	XVisualInfo xvit, *xvi;
	int n, i;
	xvit.depth = 24;
	xvit.class = TrueColor;
	xvi = XGetVisualInfo(xwin->dpy,VisualDepthMask|VisualClassMask,&xvit,&n);
	if (xvi) {
	    for (i=0; i<n; i++) {
		nshift_red = getshiftbit(xvi->red_mask);
		nshift_green = getshiftbit(xvi->green_mask);
		nshift_blue = getshiftbit(xvi->blue_mask);
		if (nshift_red >= 0 && nshift_green >= 0
		    && nshift_blue >= 0) {
		    use_truecolor=1;
		    break;
		}
		xvi++;
	    }
	}
    }
    ...
    for (;;) {
        ...
        if (use_truecolor) {
            gcv.forground =
		red << nshift_red
		+ green << nshift_green
		+ blue << nshift_blue;
        } else {
            gcv.foreground = (red, green, blue)に似た色のピクセル値;
        }
	XChangeGC(dpy,gc,GCForeground,&gcv);
	...
	XDrawPoint(dpy,win,gc,x,y);
    }
}

ソフトウェア工学演習

課題1

課題2

オプション課題3

オプション課題4

提出物

課題が完成したら x11.c を p2r10@nw.tsuda.ac.jp へ送って下さい。 Subject は report として下さい。

オプション課題ができた人は、課題番号に応じて Subjectを option 3 または option 4として x11b.c または x11c.c をp2r10@nw.tsuda.ac.jpに送って下さい。

上記の Email アドレス宛に送ったメイルは http://nw.tsuda.ac.jp/cgi-bin/cgiwrap/p2r10/mailhead でヘッダ部が参照できます。 Emailを送ったあとで、正しく提出されたかどうか確認しておいて下さい。

提出期限は来週木曜日の8:50a.m. です。