이번 포스팅에서는 iOS의 Core Graphics의 기반이 되는 Drawing engine인 Quartz 2D에 대해서 살펴보겠습니다.
참고자료 :
Quartz 2D 공식문서
Quartz 2D란?
iOS나 Mac OSX 어플리케이션 환경에서 접근할 수 있는 수 있는 Drawing Engine으로써 2차원 그래픽을 그릴 때 사용됩니다.
Quartz 2D API를 통해서 좌표를 기준으로 그래픽 그리기, 투명도 조절, 그림자, 명암, 레이어의 투명도 등의 그래픽 특징을 조절할 수 있습니다.
Quartz 2D가 사용될 때는 언제든 Grahpic 하드웨어의 도움을 받게됩니다.
iOS 프레임워크의 Core Animation, UIKit에서도 Quartz 2D를 이용해서 이미지를 생성할 수 있습니다.
Page
Quartz 2D는 image를 그리는데에 painter's model을 사용합니다.
painter's model에서 성공적으로 완성된 그리기 작업은 하나의 paint레이어를 Page라 불리는 출력용 canvas에 적용시킵니다.
page 위의 paint는 다른 그리기 작업을 시행하여 그 위에 다른 paint를 overlaying하는 방식으로 수정할 수 있습니다.
한번 그려진 paint는 이처럼 paint를 overlaying하는 방식 이외에는 수정할 방법이 없습니다.
아래 그림은 두가지 다른 형태의 그림을 그릴 때 순서의 중요성에 대해 알 수 있는 그림입니다.
첫번째 경우는 먼저 그린 그림의 테두리를 제외한 부분이 두번째 그림에 가려 모두 가려져 있습니다.
순서를 반대로한 두번째 경우에서는 파란색 그림도 전부 잘 보이게 나타납니다.
이처럼 painter's model을 사용할 때 순서는 매우 중요합니다.
paint가 그려지는 page는 실제 종이가 될 수도 있고 PDF와 같은 가상의 종이가 될 수도 있고 bitmap 이미지가 될 수도 있습니다.
우리가 어떤 graphics context를 사용하냐에 따라 page의 형태는 달라질 수 있습니다.
Drawing Destinations: The Graphics Context
graphics context는 데이터를 캡슐화하는 불투명한 데이터 타입입니다.
Quartz를 통하여 그려진 모든 이미지는 output device 즉 PDF, bitmap, window display에 사용되기 위하여 그려집니다.
graphics context에는 위에서 말한 기기에 따른 page의 타입정보와 여러 파라미터가 저장됩니다.
즉, Quartz를 통해 그려진 모든 객체는 graphics context에 포함됩니다.
우리가 어떤 device를 통해 출력할지에 따라 graphics context에 저장되는 고유 특징이 달라집니다.
한마디로 graphics context를 결정하는 것은 drawing destination을 결정하는 것과 같은 뜻일 겁니다.
다시 말해 어떤 이미지가 Quartz를 통해 그려지는 과정은 똑같지만 어떤 grahpics context를 Quartz에게 제공하냐에 따라 각각 다른 device로 출력이 되는 것입니다.
아래의 그림을 보면 조금 더 이해가 될 것입니다.
위의 그림처럼 drawing destination에 따라 여러가지 형태의 graphics context로 나타내질 수 있습니다.
graphics context에는 bitmap graphics context, PDF graphics context, window graphics context등 여러가지 종류가 있습니다.
그 중 iOS에서는 View graphics context를 사용합니다.
Quartz 2D Coordinate Systems
Quartz는 그래픽을 생성할 때 고유의 coordinate system 즉 좌표계를 통해 위치와 사이즈를 나타냅니다.
이 좌표계는 실수 좌표로 이루어져 있습니다.
그래픽을 출력하게 되는 기기마다 display의 크기가 다르기 때문에 그래픽의 좌표를 device단에서 설정하게되면 기기마다 다르게 설정해줘야하는 번거로움이 있습니다.
때문에 Quartz는 그래픽을 device와 독립된 user space에 좌표계를 생성하고 각 기기의 device space 좌표계로 current transformation matrix 나 CTM을 통하여 맵핑을 시킵니다.
current transformation matrix라는 일종의 좌표를 이동(평행이동, 회전 등)시킬 수 있는 행렬을 좌표에 곱하여 기존의 좌표를 이동시킵니다.
다라서 그려질 좌표는 인식하되 실질적으로 그려지기 전에 기존의 Quartz좌표계에 보이는 이미지를 그리는 것이 아닌 각 device에 그려질 이미지로 변환하여 그려지게 됩니다.
UIKit도 고유의 좌표계를 가지기 때문에 마찬가지로 Quartz의 좌표계에 그려질 그래픽을 UIkit좌표계에 맞게 변형시킨 drawing contexts인 UIView를 활용하게 됩니다.
위의 그래프와 같이 UIKit을 통하여 그려질 때는 Quartz좌표계에서 y 축의 양의 방향이 반대로 되어 좌표를 인식하게 됩니다.
이외에도 문서에는 Quartz의 graphics contxt에 따라 사용되는 Opaque Data Types, Quartz의 메모리 관리 방식, Quartz를 통해 완성된 객체를 수정할 수 있는 Graphics States에 관한 설명이 있습니다.
