一、概述

Qt的paint系統(tǒng)可以使用相同的API在屏幕和打印設(shè)備上進行繪圖，它主要是基于QPainter、QPaintDevice和QPaintEnengine類。

QPainter用于執(zhí)行繪制操作，QPaintDevice是一個二維空間的抽象，可以使用QPainter在其上進行繪制，QPaintEngine提供了 QPainter 用于在不同類型設(shè)備上繪制的界面。QPaintEngine 類由 QPainter 和 QPaintDevice 在內(nèi)部被使用，并且對我們應(yīng)用開發(fā)程序員隱藏，除非我們創(chuàng)建自己的繪圖設(shè)備類型。

這種方法的主要好處是，所有繪制都遵循相同的繪制通道，這使得添加新功能的支持變得容易，并為不支持的功能提供默認(rèn)實現(xiàn)。換句話說就是擴展性很強的。

二、繪圖設(shè)備和后端

QPaintDevice 類是可繪制對象的基類，即 QPainter 可以在任何 QPaintDevice 的子類上繪制。QPaintDevice 的繪圖功能由 QWidget、QImage、QPixmap、QPicture、QPrinter 和 QOpenGLPaintDevice 實現(xiàn)。

下面提到的這些類都是繼承了 QPaintDevice 因此就具備了 繪制的功能

1. Widget

QWidget類是Qt Widgets模塊中用戶界面元素的基類。它從window系統(tǒng)接收鼠標(biāo)、鍵盤和其他事件，并在屏幕上顯示自己。就是窗體系統(tǒng)中的重要一環(huán)

2. Image

QImage類提供了一個獨立于硬件的圖像表示，為I/O和直接像素訪問和操作進行了設(shè)計和優(yōu)化。QImage支持多種圖像格式，包括單色、8位、32位和alpha混合圖像。

使用QImage作為繪制設(shè)備的兩個優(yōu)點：

1. 可以以一種平臺無關(guān)的方式保證任何繪制操作的像素準(zhǔn)確性。
2. 繪圖可以在當(dāng)前GUI線程之外的另一個線程中執(zhí)行。

3. Pixmap

QPixmap類是為在屏幕上顯示圖像而設(shè)計和優(yōu)化的屏幕外圖像表示。與 QImage 不同，pixmap中的像素數(shù)據(jù)是內(nèi)部的，由底層窗口系統(tǒng)管理，即像素只能通過 QPainter 函數(shù)或?qū)?QPixmap 轉(zhuǎn)換為 QImage 來訪問。

為了優(yōu)化使用QPixmap繪圖，Qt提供了QPixmapCache類，該類可用于存儲臨時的pixmap，這些臨時的pixmap生成成本很高，而不會使用超過緩存限制的存儲空間。

Qt還提供了QBitmap便利類，它繼承了QPixmap。QBitmap保證單色(1位深度)像素圖，主要用于創(chuàng)建自定義QCursor和QBrush對象，構(gòu)造QRegion對象。

4. OpenGL繪制設(shè)備

如前所述，Qt提供了一些類，使得在Qt應(yīng)用程序中使用OpenGL變得容易。例如，QOpenGLPaintDevice啟用了用于QPainter渲染的OpenGL API。

5. Picture

QPicture類是一個記錄和回放QPainter命令的繪制設(shè)備。圖片以獨立于平臺的格式將 painter 命令序列化到IO設(shè)備。QPicture也是分辨率獨立的，即一個 QPicture 可以在不同的設(shè)備(例如svg, pdf, ps，打印機和屏幕)上顯示，看起來相同。

Qt提供了 QPicture::load() 和 QPicture::save() 函數(shù)以及用于加載和保存圖片的流操作符。

6. 自定義繪制后端

對新的后端的支持可以通過從QPaintDevice類派生并重新實現(xiàn)虛擬的 QPaintDevice::paintEngine() 函數(shù)來告訴 QPainter 應(yīng)該使用哪個繪制引擎在這個特定的設(shè)備上繪制。

要真正能夠在設(shè)備上繪制，這個繪制引擎必須是通過派生QPaintDevice 類創(chuàng)建的自定義繪制引擎。

三、繪圖與填充

1. Drawing

QPainter提供了高度優(yōu)化的函數(shù)來完成大多數(shù)GUI程序所需的繪圖。它可以繪制任何東西，從簡單的圖形基元(由QPoint、QLine、QRect、QRegion和QPolygon類表示)到復(fù)雜的形狀，如矢量路徑。在Qt矢量路徑由QPainterPath類表示。QPainterPath為繪制操作提供了一個容器，使圖形形狀能夠被構(gòu)建和重用。

1. QPainterPath
QPainterPath 是由直線和曲線組成的對象。例如，矩形由直線組成，橢圓由曲線組成。

與普通的繪制操作相比，painter paths的主要優(yōu)點是復(fù)雜的形狀只需要創(chuàng)建一次；然后只需調(diào)用QPainter::drawPath()函數(shù)就可以多次繪制它們。

QPainterPath對象可用于填充、輪廓和裁剪。要為給定的painter路徑生成可填充的輪廓，使用QPainterPathStroker類。

線和輪廓使用QPen類繪制。一支筆是由它的樣式(即它的線條類型)、寬度、筆刷、端點的繪制方式(cap-style)以及兩條連接的線之間的連接方式(join-style)來定義的。鋼筆的筆刷是一個QBrush對象，用于填充鋼筆生成的筆觸，即QBrush類定義了填充模式。

QPainter還可以繪制對齊的文本和像素地圖。

繪制文本時，字體使用 QFont 類指定。Qt 將使用指定屬性的字體，如果不存在匹配的字體，Qt將使用安裝的最接近的字體。實際使用的字體屬性可以使用 QFontInfo 類取得。此外，QFontMetrics 類提供字體測量，QFontDatabase 類提供有關(guān)底層窗口系統(tǒng)中可用字體的信息。

通常，QPainter在一個“自然”坐標(biāo)系中繪制，但它能夠使用 QTransform 類執(zhí)行 視圖 和 世界 坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。有關(guān)更多信息，請參見坐標(biāo)系統(tǒng)，它也描述了渲染過程，即邏輯表示和渲染像素之間的關(guān)系，以及反鋸齒繪制的好處。

2. 反鋸齒的繪圖
繪制時，像素渲染由 QPainter::Antialiasing 渲染提示控制。枚舉 QPainter::RenderHint 用于指定 QPainter 的標(biāo)志，這些標(biāo)志可能被任何給定的引擎使用，也可能不被任何給定的引擎使用。

QPainter::Antialiasing 值表示如果可能的話，引擎應(yīng)該消除圖元的邊緣，即通過使用不同的顏色強度平滑邊緣。

2. 填充 Filling

使用QBrush類填充形狀。畫筆是由它的顏色和樣式(即它的填充模式)定義的。

Qt中的任何顏色都由QColor類表示，該類支持RGB、HSV和CMYK顏色模型。QColor還支持alpha混合輪廓和填充(指定透明效果)，并且該類與平臺和設(shè)備無關(guān)(使用QColormap類將顏色映射到硬件)。

可用的填充圖案由Qt::BrushStyle枚舉描述。這些包括基本模式，從統(tǒng)一的顏色到非常稀疏的模式，各種線條組合，梯度填充和紋理。Qt提供了QGradient類來定義自定義的漸變填充，而使用QPixmap類來指定紋理模式。

1. QGradient
QGradient類與QBrush類結(jié)合使用來指定梯度填充。

Qt 目前支持三種類型的漸變填充：線性漸變在起點和終點之間插入顏色，徑向漸變在焦點和圓周上的終點之間插入顏色，圓錐漸變在中心點周圍插入顏色。

四、坐標(biāo)系統(tǒng)

坐標(biāo)系統(tǒng)由QPainter類控制。與QPaintDevice和QPaintEngine類一起，QPainter構(gòu)成了Qt繪畫系統(tǒng)的基礎(chǔ)。QPainter用于執(zhí)行繪制操作，QPaintDevice是一個二維空間的抽象，可以使用QPainter在其上進行繪制，QPaintEngine提供了 QPainter 用于在不同類型設(shè)備上繪制的界面。

QPaintDevice 類是可繪制對象的基類:它的繪制功能由QWidget、QImage、QPixmap、QPicture和QOpenGLPaintDevice類繼承。繪制設(shè)備的默認(rèn)坐標(biāo)系統(tǒng)起源于左上角。x值向右增大，y值向下增大。在基于像素的設(shè)備上，默認(rèn)單位是一個像素，在打印機上是一個點(1/72英寸)。

邏輯QPainter坐標(biāo)到物理QPaintDevice坐標(biāo)的映射是由QPainter的轉(zhuǎn)換矩陣、視口和 “窗口” 處理的。邏輯坐標(biāo)系統(tǒng)和物理坐標(biāo)系統(tǒng)默認(rèn)重合。QPainter還支持坐標(biāo)變換(例如旋轉(zhuǎn)和縮放)。

1. 渲染

1. 邏輯表示
圖形基元的大小(寬度和高度)總是對應(yīng)于它的數(shù)學(xué)模型，而忽略渲染時使用的筆的寬度:

2. 非反鋸齒繪畫
繪制時，像素渲染由QPainter::Antialiasing渲染參數(shù)控制。

RenderHint枚舉用于指定QPainter的標(biāo)志，任何給定的引擎都可能使用這些標(biāo)志，也可能不使用。QPainter::Antialiasing值表示如果可能的話，引擎應(yīng)該消除圖元的邊緣，即通過使用不同的顏色強度平滑邊緣。

但默認(rèn)情況下，painter是帶鋸齒渲染的的，并且適用其他規(guī)則：當(dāng)使用單像素寬的筆渲染時，像素將被渲染到數(shù)學(xué)定義的點的右側(cè)和下方。例如:

當(dāng)使用偶數(shù)像素的筆進行渲染時，像素將圍繞數(shù)學(xué)定義的點進行對稱渲染，而使用奇數(shù)像素的筆進行渲染時，空閑像素將被渲染到數(shù)學(xué)點的右側(cè)和下方，就像 1 像素的情況一樣。具體的例子請參見下面的QRectF圖。

請注意，由于歷史原因，QRect::right()和QRect::bottom()函數(shù)的返回值偏離了矩形的真正右下角。

QRect的right()函數(shù)返回left() + width() - 1，而 bottom()函數(shù)返回 top() + height() - 1。上圖中的綠色點顯示了這些函數(shù)的返回坐標(biāo)。

我們建議你直接使用QRectF: QRectF類使用浮點坐標(biāo)在平面中定義一個矩形來保證精度(QRect使用整數(shù)坐標(biāo))，而QRectF::right()和QRectF::bottom()函數(shù)則返回真正的右下角。

或者，使用QRect，應(yīng)用x() + width()和y() + height()來找到右下角，避免使用right()和bottom()函數(shù)。

3. 反鋸齒的繪畫
如果你設(shè)置了QPainter的反鋸齒渲染提示，像素將在數(shù)學(xué)定義點的兩側(cè)對稱渲染:

4. 轉(zhuǎn)換

默認(rèn)情況下，QPainter在關(guān)聯(lián)設(shè)備自己的坐標(biāo)系統(tǒng)上操作，但它也完全支持仿射坐標(biāo)變換。

我們可以使用QPainter::scale()函數(shù)按給定的偏移量縮放坐標(biāo)系統(tǒng)，我們可以使用QPainter::rotate()函數(shù)順時針旋轉(zhuǎn)它，并且可以使用QPainter::translate()函數(shù)平移它(即向點添加給定的偏移量)。

你也可以使用QPainter::shear()函數(shù)圍繞原點旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)。所有的轉(zhuǎn)換操作都是在QPainter的轉(zhuǎn)換矩陣上進行的，你可以使用QPainter::worldTransform()函數(shù)來獲取這個矩陣。矩陣將平面上的一個點變換為另一個點。

如果你需要反復(fù)使用相同的變換，你也可以使用 QTransform 對象以及 QPainter::worldTransform() 和 QPainter::setWorldTransform() 函數(shù)。你可以在任何時候通過調(diào)用 QPainter::save() 函數(shù)來保存 QPainter 的轉(zhuǎn)換矩陣，該函數(shù)將矩陣保存在內(nèi)部堆棧上。QPainter::restore() 函數(shù)彈出它。

在各種繪圖設(shè)備上重用相同的繪圖代碼時，經(jīng)常需要轉(zhuǎn)換矩陣。如果沒有變換，結(jié)果將與繪制設(shè)備的分辨率緊密綁定。打印機的分辨率很高，例如每英寸600點，而屏幕的分辨率通常在每英寸72到100點之間。

Analog Clock示例展示了如何使用QPainter的轉(zhuǎn)換矩陣?yán)L制自定義控件的內(nèi)容。
我們建議在進一步閱讀之前編譯并運行此示例。特別是，嘗試將窗口大小調(diào)整為不同的大小。

  void AnalogClockWindow::render(QPainter *p)
  {
      static const QPoint hourHand[3] = {
          QPoint(7, 8),
          QPoint(-7, 8),
          QPoint(0, -40)
      };
      static const QPoint minuteHand[3] = {
          QPoint(7, 8),
          QPoint(-7, 8),
          QPoint(0, -70)
      };

      QColor hourColor(127, 0, 127);
      QColor minuteColor(0, 127, 127, 191);

      p->setRenderHint(QPainter::Antialiasing);
      p->translate(width() / 2, height() / 2);

      int side = qMin(width(), height());
      p->scale(side / 200.0, side / 200.0);

我們轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)，使點(0,0)位于控件的中心，而不是位于左上角。我們還按邊/ 100縮放系統(tǒng)，邊是控件的寬度或高度，以最短的為準(zhǔn)。我們希望時鐘是方的，即使設(shè)備不是方的。

這將給我們一個200 × 200的正方形區(qū)域，原點(0,0)在中心，我們可以在上面繪圖。我們繪制的內(nèi)容將顯示在適合控件的最大可能的正方形中。

另請參見窗口-視口轉(zhuǎn)換部分。

      QTime time = QTime::currentTime();

      p->save();
      p->rotate(30.0 * ((time.hour() + time.minute() / 60.0)));
      p->drawConvexPolygon(hourHand, 3);
      p->restore();

我們通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系并調(diào)用QPainter::drawConvexPolygon()來繪制時鐘的時針。由于旋轉(zhuǎn)，它被畫在了正確的方向上。
多邊形被指定為一個交替的x, y值數(shù)組，存儲在hourHand靜態(tài)變量中(在函數(shù)開始處定義)，它對應(yīng)于四個點(2,0)，(0,2)，(- 2,0)和(0，-25)。

對代碼周圍的 QPainter::save() 和 QPainter::restore() 的調(diào)用保證了后面的代碼不會受到我們使用的轉(zhuǎn)換的干擾。

      p->save();
      p->rotate(6.0 * (time.minute() + time.second() / 60.0));
      p->drawConvexPolygon(minuteHand, 3);
      p->restore();

我們對時鐘的分針也是這樣做的，分針由四個點 (1,0)、(0,1)、(- 1,0) 和 (0，-40) 定義。這些坐標(biāo)指定了一個比分針更細(xì)更長的指針。

      p->setPen(minuteColor);

      for (int j = 0; j < 60; ++j) {
          if ((j % 5) != 0)
              p->drawLine(92, 0, 96, 0);
          p->rotate(6.0);
      }

最后，我們繪制時鐘面，它由12條30度間隔的短線組成。

Window-Viewport轉(zhuǎn)換

當(dāng)使用QPainter繪圖時，我們使用邏輯坐標(biāo)指定點，然后將其轉(zhuǎn)換為繪制設(shè)備的物理坐標(biāo)。

邏輯坐標(biāo)到物理坐標(biāo)的映射是由QPainter的世界變換 worldTransform() (在變換部分描述)和 QPainter 的 viewport() 和 window() 處理的。視口表示指定任意矩形的物理坐標(biāo)?！按翱凇痹谶壿嬜鴺?biāo)中描述相同的矩形。默認(rèn)情況下，邏輯和物理坐標(biāo)系統(tǒng)是重合的，相當(dāng)于繪制設(shè)備的矩形。

使用窗口-視口轉(zhuǎn)換，我們可以使邏輯坐標(biāo)系統(tǒng)符合我們的偏好。所述還可用于使所述繪圖代碼獨立于所述QPaintDevice 。例如，你可以通過調(diào)用QPainter::setwinwindow()函數(shù)，使邏輯坐標(biāo)從(-50，-50)擴展到(50,50)，中間是(0,0)：

  QPainter painter(this);
  painter.setWindow(QRect(-50, -50, 100, 100));

現(xiàn)在，邏輯坐標(biāo)(-50，-50)對應(yīng)于繪制設(shè)備的物理坐標(biāo)(0,0)。獨立于繪制設(shè)備，我們的繪制代碼將始終對指定的邏輯坐標(biāo)進行操作。相當(dāng)于我們可以手動的設(shè)置這種坐標(biāo)關(guān)系。自己定義這種坐標(biāo)的方便關(guān)系。

通過設(shè)置“窗口”或視口矩形，可以執(zhí)行坐標(biāo)的線性變換。請注意，“窗口”的每個角落都映射到viewport的相應(yīng)角落，反之亦然。出于這個原因，讓視口和“窗口”保持相同的寬高比以防止變形通常是一個好主意：

  int side = qMin(width(), height())
  int x = (width() - side / 2);
  int y = (height() - side / 2);

  painter.setViewport(x, y, side, side);

如果我們將邏輯坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置為正方形，我們也應(yīng)該使用QPainter::setViewport()函數(shù)將視口設(shè)置為正方形。在上面的例子中，我們將其設(shè)置為適合繪制設(shè)備矩形的最大正方形。通過在設(shè)置窗口或視口時考慮繪制設(shè)備的大小，可以保持繪制代碼獨立于繪制設(shè)備。

請注意，窗口-視口轉(zhuǎn)換只是一個線性轉(zhuǎn)換，即它不執(zhí)行裁剪。這意味著如果你在當(dāng)前設(shè)置的“窗口”之外繪制，你的繪畫仍然會使用相同的線性代數(shù)方法轉(zhuǎn)換到視口。

視口、“窗口” 和 變換矩陣 決定了邏輯QPainter坐標(biāo)如何映射到繪制設(shè)備的物理坐標(biāo)。默認(rèn)情況下，世界變換矩陣是單位矩陣，“窗口”和視口設(shè)置等同于繪制設(shè)備的設(shè)置，即世界、“窗口”和設(shè)備坐標(biāo)系是等效的，但正如我們所看到的，系統(tǒng)可以使用轉(zhuǎn)換操作和窗口-視口轉(zhuǎn)換來操縱。

五、讀寫圖像文件

讀取圖像最常見的方法是通過QImage和QPixmap的構(gòu)造函數(shù)，或者調(diào)用QImage::load()和QPixmap::load()函數(shù)。此外，Qt提供了QImageReader類，它提供了對進程的更多控制。根據(jù)圖像格式的底層支持，類提供的函數(shù)可以節(jié)省內(nèi)存并加快圖像加載速度。

同樣，Qt提供了QImageWriter類，它支持在存儲圖像之前設(shè)置特定格式的選項，如伽馬值、壓縮級別和質(zhì)量。如果我們不需要這些選項，我們可以使用QImage::save()或QPixmap::save()代替。

1. QMovie

QMovie是一個用于顯示動畫的方便類，在內(nèi)部使用QImageReader類。創(chuàng)建后，QMovie類為運行和控制給定動畫提供了各種函數(shù)。

QImageReader和QImageWriter類依賴于QImageIOHandler類，QImageIOHandler類是Qt中所有圖像格式的通用圖像I/O接口，QImageReader和QImageWriter內(nèi)部使用QImageIOHandler對象來為Qt添加對不同圖像格式的支持。
QImageReader::supportedImageFormats()和QImageWriter::supportedImageFormats()函數(shù)提供了支持的文件格式列表。Qt默認(rèn)支持幾種文件格式，此外還可以通過插件添加新格式。目前支持的格式在QImageReader和QImageWriter類文檔中列出。
Qt的插件機制也可以用來編寫自定義圖像格式處理程序。這是通過從QImageIOHandler類派生，并創(chuàng)建一個QImageIOPlugin對象來完成的，該對象是創(chuàng)建QImageIOHandler對象的工廠。當(dāng)插件安裝后，QImageReader和QImageWriter會自動加載插件并開始使用它。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-650171.html

六、繪圖相關(guān)設(shè)備

到了這里，關(guān)于Qt掃盲-Qt Paint System 概述的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！