Qt学习笔记(三十)：Qt 中的绘图

一、QPainter：绘图对象

Qt 的绘图系统允许使用相同的 API 在屏幕和其它打印设备上进行绘制。整个绘图系统基于 QPainter，QPainterDevice 和 QPaintEngine 三个类。

QPainter 用来执行绘制的操作（相当于画家）；

QPaintDevice 是一个绘图设备，允许 QPainter 在其上面进行绘制，也就是 QPainter 工作的空间（相当于画板）；

QPaintEngine 提供了 QPainter 在不同的设备上进行绘制的统一的接口（相当于一种协议）。

QPaintEngine 类应用于 QPainter 和 QPaintDevice 之间，通常对开发人员是透明的。除非你需要自定义一个设备，否则你是不需要关心 QPaintEngine 这个类的。我们可以把 QPainter 理解成画家；把 QPaintDevice 理解成画板，比如纸张、屏幕等都可以作为画板；而对于纸张、屏幕而言，肯定要使用不同的画笔绘制，为了统一使用一种画笔，Qt 设计了 QPaintEngine 类，这个类让不同的纸张、屏幕都能使用一种画笔。

下图给出了这三个类之间的层次结构:

上面的示意图告诉我们，Qt 的绘图系统实际上是，使用 QPainter 在 QPainterDevice 上进行绘制，它们之间使用QPaintEngine 进行通讯（也就是翻译 QPainter 的指令）。

 

二、画图测试：

新建一个基于 QWidget 的项目，在头文件中重写 paintEvent() 事件方法：

protected:void paintEvent(QPaintEvent *); // 重写绘图事件

然后在源文件中实现 paintEvent() 事件方法，paintEvent() 就是当窗口发生重绘时触发的事件方法，那么我们需要画图的代码就应该写在 paintEvent() 事件方法中。

1、画一条直线：

// 窗体发生重绘时触发的事件
void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{// 创建一个局部变量 QPainter 对象，即每次运行 paintEvent() 方法的时候都会重新创建该对象。// QPainter 接收一个 QPaintDevice 指针作为参数，QPaintDevice 表示绘图设备，// 即指定我们在哪个设备上进行绘图。this 表示当前主窗口对象，即在当前窗口上进行绘图。QPainter painter(this);// 画一条直线：参数为两个点（两点决定一条直线）painter.drawLine(QPoint(10, 10), QPoint(100, 100));
}

2、画一个矩形，并指定矩形边框的颜色：

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{QPainter painter(this);// 设置一个红色的画笔painter.setPen(Qt::red);// 画一个矩形painter.drawRect(QRect(10, 10, 100, 100));
}

3、画一个椭圆形，指定边框的颜色和粗细，并指定图形的填充颜色：

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{QPainter painter(this);// 设置一个绿色的画笔，并指定画笔的宽度为 8painter.setPen(QPen(Qt::green, 8));// 设置一个蓝色的画刷，用来填充绘制的图形painter.setBrush(Qt::blue);// 画一个椭圆：指定圆心，宽和高painter.drawEllipse(QPoint(100, 100), 80, 50);
}

 

三、QPaintDevice：绘图设备

绘图设备是指继承 QPainterDevice 的子类。

Qt一共提供了四个这样的类，分别是 QPixmap、QBitmap、QImage 和 QPicture。

  • QPixmap：专门为图像在屏幕上的显示做了优化；

  • QBitmap：是 QPixmap 的子类，它的色深限定为 1，可以使用 QPixmap 的 isQBitmap() 方法来确定这个 QPixmap 是不是一个 QBitmap；

  • QImage：专门为图像的像素级访问做了优化；

  • QPicture：可以记录和重现 QPainter 的各条指令；

  •  

1、QPixmap：可以接收一个字符串作为一个文件的路径来显示这个文件，使用 QPinter 的 drawPixmap() 方法可以把这个文件绘制到一个指定的绘图设备上。QPixmap 是针对屏幕进行特殊优化的，因此，它与实际的底层显示设备息息相关。注意，这里说的显示设备并不是硬件，而是操作系统提供的原生的绘图引擎。所以，在不同的操作系统平台下，QPixmap 的显示可能会有所差别。

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{// 创建一个绘图对象，指定绘图设备为当前主窗口QPainter painter(this);// 绘制一个图像：参数为显示图像的开始 x、y 坐标，和要显示的图像// 显示的是图像的原始尺寸大小painter.drawPixmap(10, 10, QPixmap(":/Image/Luffy.png"));
}

还可以自己指定显示图像的大小：

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{// 创建一个绘图对象，指定绘图设备为当前主窗口QPainter painter(this);// 绘制一个图像：参数为显示图像的开始 x、y 坐标，和显示图像的宽度和高度，以及要显示的图像painter.drawPixmap(10, 10, 100, 100, QPixmap(":/Image/Luffy.png"));
}

还可以在指定的控件上绘制图像，我最开始的做法如下：

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{// 创建一个 QLabel 对象QLabel *label = new QLabel(this);label->setGeometry(10, 10, 200, 200);// 创建一个绘图对象，指定绘图设备为 QLabelQPainter painter(label);// 绘制一个图像painter.drawPixmap(0, 0, 200, 200, QPixmap(":/Image/Luffy.png"));
}

程序运行的时候报错：

QWidget::paintEngine: Should no longer be called

QPainter::begin: Paint device returned engine == 0, type: 1

后来测试发现，好像是想要在哪个控件上绘制，就要在哪个控件类中重写 paintEvent() 方法才行。比如想要在 QLabel 上绘图，就需要新建一个类继承于 QLabel，然后重写 paintEvent() 方法，如下所示：

mylabel.h：

#include <QLabel>class MyLabel : public QLabel
{Q_OBJECT
public:explicit MyLabel(QWidget *parent = 0);protected:void paintEvent(QPaintEvent *); // 重写绘图事件
};

mylabel.cpp：

#include "mylabel.h"
#include <QPainter>MyLabel::MyLabel(QWidget *parent) : QLabel(parent)
{
}// 在控件发生重绘时触发的事件
void MyLabel::paintEvent(QPaintEvent *)
{// 创建一个绘图对象，指定绘图设备为 QLabelQPainter painter(this);// 绘制一个图像painter.drawPixmap(0, 0, this->width(), this->height(), QPixmap(":/Image/Luffy.png"));
}

在主窗口程序中调用 MyLabel：  

Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);// 调用 MylabelMyLabel *label = new MyLabel(this);label->setGeometry(10, 10, 100, 100);
}

 

2、QBitmap：继承自 QPixmap，因此具有 QPixmap 的所有特性。QBitmap 的色深始终为 1，色深这个概念来自于计算机图形学，是指用于表现颜色的二进制位数。我们知道，计算机中的数据都是使用二进制来表示的。为了表示一种颜色，我们也会使用二进制。比如我们要表示 8 种颜色，需要用 3 个二进制位，这时我们就说色深是 3。因此，所谓色深为 1，也就是使用 1 个二进制表示颜色。一个二进制数只有两种状态，0 和 1，因此他所表示的颜色只有两种，黑和白。所以，QBitmap 实际上是只有黑白两色的图像数据。

由于 QBitmap 色深小，因此只占用很少的内存空间，所以适合做光标文件和笔刷。

下面我们来看同一个图像文件在 QPixmap 和 QBitmap 下的不同表现：

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{// 创建两个 QPixmap 图像QPixmap pixmap(":/Image/butterfly.png");QPixmap pixmap1(":/Image/butterfly1.png");// 创建两个 QBitmap 图像QBitmap bitmap(":/Image/butterfly.png");QBitmap bitmap1(":/Image/butterfly1.png");QPainter painter(this);// 绘图painter.drawPixmap(0, 0, pixmap);painter.drawPixmap(200, 0, pixmap1);painter.drawPixmap(0, 130, bitmap);painter.drawPixmap(200, 130, bitmap1);
}

显示效果如下：

我们使用了两张图片，butterfly.png 具有透明色的背景，butterfly1.png 是没有透明色的纯白背景。使用 QPixmap 加载出的图像是正常效果；但是使用 QBitmap 加载，可以看到 butterfly.png 的透明色背景变成了黑色，而 butterfly1.png 的纯白色背景反而消失了，变成了透明色。至于图像的其他颜色，则是使用点的疏密程度来表现的。

 

3、QImage： QPixmap 使用底层平台绘制系统进行绘制，无法提供像素级别的操作；而 QImage 则是使用独立于硬件的绘制系统，实际上是自己绘制自己，因此提供了像素级别的操作，并且能够在不同系统之上提供一个一致的显示形式。

我们声明一个 QImage 对象，大小是 200x200，颜色模式是 RGB32，即使用 32 位数值表示一个颜色的 RGB 值，也就是说每种颜色使用 8 位。然后我们为每个像素进行颜色赋值，从而构成了这个图像。

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{QPainter painter(this);// 创建一个 QImage 对象QImage image(200, 200, QImage::Format_RGB32);QRgb value;// 将图片背景填充为绿色image.fill(Qt::green);// 改变指定区域的像素点的值for (int i = 50; i < 100; i++){for(int j = 50; j < 100; j++){value = qRgb(255, 0, 0);        // 红色image.setPixel(i, j, value);    // 设置每个像素点的值}}// 将图像绘制到窗口中painter.drawImage(10, 10, image);
}

QImage 与 QPixmap 的区别：

  • QPixmap 主要用于绘图，针对屏幕显示而最佳化设计，QImage 主要是为图像 I/O、图片访问和像素修改而设计的。

  • QPixmap 依赖于所在平台的绘图引擎，顾例如反锯齿等一些效果在不同的平台上可能会有不同的效果，QImage 使用 Qt 自身的绘图引擎，可在不同平台上具有相同的显示效果。

  • 由于 QImage 是独立于硬件的，也是一种 QPaintDevie，因此我们可以在另一个线程中对其进行绘制，而不需要在 GUI 线程中处理，使用这一方式可以很大程序提高 UI 响应速度。

  • QImage 可通过 setPixel() 和 pixel() 等方法直接存取指定的像素。

QImage 和 QPixmap 的相互转换：

	// 将 QImage 转换成 QPixmap：使用 QPixmap 的静态成员函数 fromImage();QPixmap pixmap = QPixmap::fromImage(image);// 将 QPixmap 转换成 QImage：使用 QPixmap 类的成员函数 toImage();QImage img = pixmap.toImage();

 

4、QPicture：这是一个可以记录和重现 QPainter 命令的绘图设备。QPicture 将 QPainter 的命令序列化到一个 IO 设备，保存为一个平台独立的文件格式。这种格式有时候会是 “元文件(mate-files)”。Qt 的这种格式是二进制的，不同于某些本地的元文件，Qt 的 pictures 没有内容上的限制，只要是能够被 QPainter 绘制的元素，不论是字体，还是 pixmap，或者是变换，都可以保存在一个 picture 文件中。

QPicture 是平台无关的，因此他可以使用在多种设备之上，比如 svg、pdf、ps、打印机或者屏幕。QPicture 使用系统的分辨率，并且可以调整 QPainter 来消除不同设备之间的显示差异。

如果我们要记录下 QPainter 的命令，首先要使用 QPainter::begin() 函数，将 QPicture 实例作为参数传递进去，以便告诉系统开始记录，记录完毕后使用 QPainter::end() 函数终止。

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{QPicture picture;QPainter painter;// 将图像绘制到 QPicture 中，并保存到文件// 开始记录painter.begin(&picture);// 开始绘图painter.drawEllipse(10, 10, 100, 50);       // 画一个椭圆painter.fillRect(10, 70, 100, 50, Qt::red); // 填充一个矩形// 结束记录painter.end();// 保存文件picture.save("D://drawing.pic");// 加载保存的绘图动作picture.load("D://drawing.pic");// 将保存的绘图重新绘制到设备上 painter.begin(this);painter.drawPicture(10, 10, picture);painter.end();
}

 

四、手动更新窗口

如下图所示：实现一个当按钮被点击时，图片向右移动的功能，使用绘图事件实现。

widget.h：

class Widget : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:explicit Widget(QWidget *parent = 0);~Widget();private:Ui::Widget *ui;// 声明一个全局变量int x = 0;protected:void paintEvent(QPaintEvent *); // 重写绘图事件private slots:void on_btnMove_clicked();
};

widget.cpp：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QDebug>
#include <QPainter>Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);
}Widget::~Widget()
{delete ui;
}void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{// 在主窗口上画一个图片QPainter painter(this);    painter.drawPixmap(x, 100, QPixmap(":/Image/LuffyQ.png"));
}// 点击一下移动按钮，重绘窗口，将图片向右移动
void Widget::on_btnMove_clicked()
{// 绘制图片的 x 坐标增加，向右移动x += 20;// 如果图片移动超出窗口宽度，则恢复 x 坐标为初始值if (x > this->width()){x = 0;}// 重绘窗口，整个窗口都会重绘
//    this->update();// 重绘指定的区域this->update(x - 20, 100, 150, 150);
}

 

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