SwingのJava9以降で、Hi-DPI環境下で暗黙で適用されるスケールを明示的に解除する実験例。 および、スケールされている環境下でロードしたイメージの実ピクセルサイズでの描画を行う実験例。およびスケール環境下でのマウス座標の確認。

box.png.asc

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SwingScaleExample.java

package jp.seraphyware.java10learn;

import java.awt.BasicStroke;
import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Color;
import java.awt.Container;
import java.awt.Font;
import java.awt.FontMetrics;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.GraphicsConfiguration;
import java.awt.Image;
import java.awt.Point;
import java.awt.RenderingHints;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.MouseEvent;
import java.awt.event.MouseMotionListener;
import java.awt.event.WindowAdapter;
import java.awt.event.WindowEvent;
import java.awt.font.LineMetrics;
import java.awt.geom.AffineTransform;
import java.awt.geom.Line2D;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.UncheckedIOException;
import java.util.Base64;
import java.util.Base64.Decoder;

import javax.imageio.ImageIO;
import javax.swing.AbstractAction;
import javax.swing.JCheckBoxMenuItem;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JMenu;
import javax.swing.JMenuBar;
import javax.swing.JMenuItem;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.SwingUtilities;
import javax.swing.UIManager;

/**
 * SwingのJava9以降で、Hi-DPI環境下では自動的にスケールがかかるようになっている。
 * このスケールを明示的に解除して描画させるための実験。
 *
 * スケールはGraphis2Dに既定でかかっているので、これを明示的に解除すればよい。
 * ただし、メニューバーのオフセットなど、transformがかかっている可能性があるので解除は注意のこと。
 *
 * スケールを解除せず、画像だけスケールさせたくない場合は、、
 * 画像サイズをスケールで割った小さなサイズを指定すればスケールで相殺されて、実ピクセルサイズで描画されることになる。
 *
 * https://stackoverflow.com/questions/43057457/jdk-9-high-dpi-disable-for-specific-panel
 * https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8189416
 * https://superuser.com/questions/988379/how-do-i-run-java-apps-upscaled-on-a-high-dpi-display
 *
 * System Propertyで、
 * -Dsun.java2d.uiScale=2.5
 * のように明示的にスケールを指定して実験することができる。
 */
public class SwingScaleExample extends JFrame {

	public SwingScaleExample() {
		setDefaultCloseOperation(JFrame.DO_NOTHING_ON_CLOSE);
		addWindowListener(new WindowAdapter() {
			@Override
			public void windowClosing(WindowEvent e) {
				onClosing();
			}
		});
		try {
			initLayout();
		} catch (Exception ex) {
			dispose();
			throw ex;
		}
	}

	protected void onClosing() {
		dispose();
	}

	private MyPanel myPanel = new MyPanel();

	private void initLayout() {
		setTitle(getClass().getSimpleName());
		setSize(400, 200);

		Container container = getContentPane();
		container.setLayout(new BorderLayout());
		container.add(myPanel, BorderLayout.CENTER);

		JMenuBar menubar = new JMenuBar();
		JMenu menuFile = new JMenu("File");
		JMenuItem menuFileClose = new JMenuItem(new AbstractAction("Close") {
			@Override
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				onClosing();
			}
		});
		menuFile.add(menuFileClose);
		menubar.add(menuFile);

		JMenu menuView = new JMenu("View");
		JCheckBoxMenuItem menuViewScaleOff = new JCheckBoxMenuItem(new AbstractAction("Scale Off") {
			@Override
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				JCheckBoxMenuItem menuItem = (JCheckBoxMenuItem) e.getSource();
				myPanel.setScaleOff(menuItem.isSelected());
			}
		});
		menuView.add(menuViewScaleOff);
		menubar.add(menuView);

		setJMenuBar(menubar);

		Image img = readImageFromBase64("box.png.asc");
		System.out.println("img=" + img);
		myPanel.setImage(img);

		JLabel status = new JLabel();
		container.add(status, BorderLayout.NORTH);

		// スケールされた環境でのマウス座標のとりかた
		myPanel.addMouseMotionListener(new MouseMotionListener() {

			private int marker;

			@Override
			public void mouseMoved(MouseEvent e) {
				print("move", e);
			}

			@Override
			public void mouseDragged(MouseEvent e) {
				print("drag", e);
			}

			private void print(String prefix, MouseEvent e) {
				// デバイスのデフォルトのスケールを取得する
				GraphicsConfiguration gconf = getGraphicsConfiguration();
				AffineTransform at = gconf.getDefaultTransform();
				double scalex = at.getScaleX();
				double scaley = at.getScaleY();

				// マウス座標
				Point pt = e.getPoint();
				double x = pt.getX();
				double y = pt.getX();

				// デバイス上の実ピクセル位置
				int real_x = (int) (x * scalex);
				int real_y = (int) (x * scaley);

				// 通知回数をみるためのカウンタ
				marker++;

				status.setText((marker % 100) + " " + prefix + " x=" + x + ", y=" + y + ", scalex=" + scalex
						+ ", real_x=" + real_x + ", real_y=" + real_y);
			}
		});
	}

	/**
	 * base64で格納されているリソースからイメージを構築する
	 * (gistにアップロードする都合上、バイナリを避けているだけ)
	 * @param name
	 * @return
	 */
	private BufferedImage readImageFromBase64(String name) {
		BufferedImage img = null;
		try (InputStream is = getClass().getResourceAsStream(name)) {
			if (is != null) {
				ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
				byte[] buf = new byte[4096];
				for (;;) {
					int rd = is.read(buf);
					if (rd < 0) {
						break;
					}
					bos.write(buf, 0, rd);
				}
				Decoder decoder = Base64.getMimeDecoder();
				byte[] data = decoder.decode(bos.toByteArray());
				try (InputStream is2 = new ByteArrayInputStream(data)) {
					img = ImageIO.read(is2);
				}
			}
		} catch (IOException ex) {
			throw new UncheckedIOException(ex);
		}
		return img;
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// システムデフォルトのL&Fに設定
		UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
		SwingUtilities.invokeLater(() -> {
			SwingScaleExample inst = new SwingScaleExample();
			inst.setLocationByPlatform(true);
			inst.setVisible(true);
		});
	}
}

/**
 * 画像表示パネル
 */
class MyPanel extends JPanel {

	/**
	 * スケール解除フラグ
	 */
	private boolean scaleOff;

	/**
	 * イメージ
	 */
	private Image image;

	public void setImage(Image image) {
		this.image = image;
		repaint();
	}

	public Image getImage() {
		return image;
	}

	public void setScaleOff(boolean scaleOff) {
		this.scaleOff = scaleOff;
		repaint();
	}

	public boolean isScaleOff() {
		return scaleOff;
	}

	@Override
	protected void paintComponent(Graphics g0) {
		Graphics2D g = (Graphics2D) g0;

		// サブピクセルのレンダリング (このヒントがあるとなめらかになる)
		// https://stackoverflow.com/questions/12415640/is-there-any-way-to-draw-lines-with-subpixel-precision-in-swing
		g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_STROKE_CONTROL, RenderingHints.VALUE_STROKE_PURE);

		super.paintComponent(g);

		AffineTransform at = g.getTransform();
		double scalex = at.getScaleX();
		double scaley = at.getScaleY();
		System.out.print("at=" + at);

		int w = getWidth();
		int h = getHeight();

		int real_w = (int) (w * scalex);
		int real_h = (int) (h * scaley);

		String msg = "virtual w=" + w + ",h=" + h + ", scale x=" + scalex + ", y=" + scaley + ", real w=" + real_w
				+ ",h=" + real_h;
		System.out.println(msg);

		Font font = g.getFont();
		FontMetrics fm = g.getFontMetrics();
		LineMetrics lm = fm.getLineMetrics(msg, g);
		float fontHeight = lm.getHeight();

		int dw, dh;
		if (scaleOff) {
			// 暗黙で適用されているスケールを解除する。
			// ※ メニューバー分のオフセットがかかっているので
			// スケール解除時にオフセットは残すようにする
			double offsetx = at.getTranslateX();
			double offsety = at.getTranslateY();
			at.setToTranslation(offsetx, offsety);
			//at.scale(1, 1);
			g.setTransform(at);

			// スケールが解除されるので描画領域を実サイズとする
			dw = real_w;
			dh = real_h;
		} else {
			// スケールされた状態の描画範囲
			dw = w;
			dh = h;
		}

		// 論理10pxごとの矩形と、情報の表示

		Color oldColor = g.getColor();

		g.setColor(Color.RED);
		for (int x = 0; x < dw; x += 10) {
			g.drawLine(x, 0, x, dh);
		}
		for (int y = 0; y < dh; y += 10) {
			g.drawLine(0, y, dw, y);
		}

		// スケール環境でのサブピクセルの描画
		// (scaleがx2の場合に10pxの範囲に10本の線が見えていればサブピクセルの描画成功)
		g.setColor(Color.LIGHT_GRAY);
		g.setStroke(new BasicStroke((float) (1 / scalex)));
		for (double x = 0; x < 10; x += 2 / scalex) { // 1論理ドットおきのラインをスケールで割った単位
			g.draw(new Line2D.Double(x, 0, x, dh));
		}
		for (double y = 0; y < 10; y += 2 / scaley) { // 1論理ドットおきのラインをスケールで割った単位
			g.draw(new Line2D.Double(0, y, dw, y));
		}

		g.setColor(Color.BLACK);
		for (int x = 0; x < dw; x += 10) {
			if (x % 3 == 0) {
				g.drawString(Integer.toString(x), x + 5, fontHeight);
			}
		}
		for (int y = 0; y < dh; y += 10) {
			if (y % 3 == 0) {
				g.drawString(Integer.toString(y), 5, y + fontHeight);
			}
		}

		g.setColor(Color.BLUE);
		g.drawString(msg, 30, fontHeight * 2);
		String msg2 = "font size=" + font.getSize2D() + ", height=" + fontHeight;
		g.drawString(msg2, 30, fontHeight * 3);

		g.setColor(oldColor);

		// 画像(ラスター)のスケール調整の実験
		if (image != null) {
			int img_real_w = image.getWidth(null);
			int img_real_h = image.getHeight(null);
			System.out.println("image imgw=" + img_real_w + "px, imgh=" + img_real_h + "px");
			//g.drawImage(image, 50, 50, null); // 通常
			g.drawImage(image, 50, 50, img_real_w, img_real_h, null); // 通常指定。幅、高さもスケールされる

			int draw_w, draw_h;
			if (!scaleOff) {
				// スケールがかかっている場合の画像表示を、スケール解除して描画するためには、
				// 画像サイズをスケールで割って、倍率のかかっていない場合の画像サイズを求める。
				draw_w = (int) (img_real_w / scalex);
				draw_h = (int) (img_real_h / scaley);
			} else {
				// スケール解除されているので、実サイズそのままで良い
				draw_w = img_real_w;
				draw_h = img_real_h;
			}
			g.drawImage(image, 50, 150, draw_w, draw_h, null); // 画像の範囲を明示的にスケール補正して指定
			//g.drawImage(image, 50, 150, 50 + draw_w, 150 + draw_h, 0, 0, img_real_w, img_real_h, null);
		}
	}
}