QT 绘图设备和Graphics View Framework

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。其中，QPixmap专门为图像在屏幕上的显示做了优化，而QBitmap是QPixmap的一个子类，它的色深限定为1，你可以使用QPixmap的isQBitmap()函数来确定这个QPixmap是不是一个QBitmap。QImage专门为图像的像素级访问做了优化。QPicture则可以记录和重现QPainter的各条命令。下面我们将分两部分介绍这四种绘图设备。

QPixmap继承了QPaintDevice，因此，你可以使用QPainter直接在上面绘制图形。QPixmap也可以接受一个字符串作为一个文件的路径来显示这个文件，比如你想在程序之中打开png、jpeg之类的文件，就可以使用QPixmap。使用QPainter的drawPixmap()函数可以把这个文件绘制到一个QLabel、QPushButton或者其他的设备上面。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。

 

QPixmap提供了静态的grabWidget()和grabWindow()函数，用于将自身图像绘制到目标上。同时，在使用QPixmap时，你可以直接使用传值也不需要传指针，因为QPixmap提供了“隐式数据共享”。关于这一点，我们会在以后的章节中详细描述，这里只要知道传递QPixmap不必须使用指针就好了。

 

QBitmap继承自QPixmap，因此具有QPixmap的所有特性。QBitmap的色深始终为1. 色深这个概念来自计算机图形学，是指用于表现颜色的二进制的位数。我们知道，计算机里面的数据都是使用二进制表示的。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个二进制位表示颜色。1个位只有两种状态：0和1，因此它所表示的颜色就有两种，黑和白。所以说，QBitmap实际上是只有黑白两色的图像数据。

 

由于QBitmap色深小，因此只占用很少的存储空间，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 PaintedWidget::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
        QPainter painter(this);
        QPixmap pixmap("Cat.png");
        QBitmap bitmap("Cat.png");
        painter.drawPixmap(10, 10, 128, 128, pixmap);
        painter.drawPixmap(140, 10, 128, 128, bitmap);
        QPixmap pixmap2("Cat2.png");
        QBitmap bitmap2("Cat2.png");
        painter.drawPixmap(10, 140, 128, 128, pixmap2);
        painter.drawPixmap(140, 140, 128, 128, bitmap2);
}

 

先来看一下运行结果：

 

这里我们给出了两张png图片。Cat.png是没有透明色的纯白背景，而Cat2.png是具有透明色的背景。我们分别使用QPixmap和QBitmap来加载它们。注意看它们的区别：白色的背景在Qbitmap中消失了，而透明色在QBitmap中转换成了黑色；其他颜色则是使用点的疏密程度来体现的。

 

QPixmap使用底层平台的绘制系统进行绘制，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。

 

如上图所示(出自Qt API文档)，我们声明了一个QImage对象，大小是3 x 3，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。然后我们对每个像素进行颜色赋值，从而构成了这个图像。你可以把QImage想象成一个RGB颜色的二维数组，记录了每一像素的颜色。

 

最后一个需要说明的是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(meta-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文件没有内容上的限制，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，都可以保存进一个picture中。

 

QPicture是平台无关的，因此它可以使用在多种设备之上，比如svg、pdf、ps、打印机或者屏幕。回忆下我们这里所说的QPaintDevice，实际上是说可以有QPainter绘制的对象。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()命令终止。代码示例如下：

 

QPicture picture;
QPainter painter;
painter.begin(&picture);              // paint in picture
painter.drawEllipse(10,20, 80,70); // draw an ellipse
painter.end();                           // painting done
picture.save("drawing.pic");         // save picture

 

如果我们要重现命令，首先要使用QPicture::load()函数进行装载：

 

QPicture picture;
picture.load("drawing.pic");          // load picture
QPainter painter;
painter.begin(&myImage);            // paint in myImage
painter.drawPicture(0, 0, picture); // draw the picture at (0,0)
painter.end();

Graphics View Framework

现在我们就要来看看在绘图部分功能最强大的Graphics View。我们经常说KDE桌面，新版本的KDE桌面就是建立在Graphics View的基础之上，可见其强大之处。

 

Qt的白皮书里面这样写道：“Qt Graphics View 提供了用于管理和交互大量定制的 2D 图形对象的平面以及可视化显示对象的视图 widget，并支持缩放和旋转功能。Graphics View 使用 BSP（二进制空间划分）树形可非常快速地找到对象，因此即使是包含百万个对象的大型场景，也能实时图形化显示。”

 

Graphics View是一个基于item的M-V架构的框架。

 

基于item意思是，它的每一个组件都是一个item。这是与QPainter的状态机不同。回忆一下，使用QPainter绘图多是采用一种面向过程的描述方式，首先使用drawLine()画一条直线，然后使用drawPolygon()画一个多边形；而对于Graphics View来说，相同的过程可以是，首先创建一个场景scene，然后创建一个line对象和一个polygon对象，再使用scene的add()函数将line和polygon添加到scene，最后通过视口view就可以看到了。乍看起来，后者似乎更加复杂，但是，如果你的图像中包含了成千上万的直线、多边形之类，管理这些对象要比管理QPainter的draw语句容易得多。并且，这些图形对象也更加符合面向对象的设计要求：一个很复杂的图形可以很方便的复用。

 

M-V架构的意思是，Graphics View提供一个model和一个view。所谓model就是我们添加的种种对象，所谓view就是我们观察这些对象的视口。同一个model可以由很多view从不同的角度进行观察，这是很常见的需求。使用QPainter就很难实现这一点，这需要很复杂的计算，而Qt的Graphics View就可以很容易的实现。

 

Graphics View提供了一个QGraphicsScene作为场景，即是我们添加图形的空间，相当于整个世界；一个QGraphicsView作为视口，也就是我们观察的窗口，相当于照相机的取景框，这个取景框可以覆盖整个场景，也可以是场景的一部分；一些QGraphicsItem作为图形元件，以便scene添加，Qt内置了很多图形，比如line、polygon等，都是继承自QGraphicsItem。

 

下面我们来看一下代码：

 

#include

class DrawApp : public QWidget {
public:
        DrawApp();
protected:
        void paintEvent(QPaintEvent *event);
};

DrawApp::DrawApp()
{

}

void DrawApp::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
        QPainter painter(this);
        painter.drawLine(10, 10, 150, 300);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
        QApplication a(argc, argv);
        QGraphicsScene *scene = new QGraphicsScene;
        scene->addLine(10, 10, 150, 300);
        QGraphicsView *view = new QGraphicsView(scene);
        view->resize(500, 500);
        view->setWindowTitle("Graphics View");
        view->show();

        DrawApp *da = new DrawApp;
        da->resize(500, 500);
        da->setWindowTitle("QWidget");
        da->show();
        return a.exec();
}

 

为了突出重点，我们就直接include了QtGui，不过在实际应用中不建议这么做。这里提供了直线的两种实现：一个是DrawApp使用我们前面介绍的技术，重写paintEvent()函数，这里就不在赘述，重点来看main()函数里面的实现。

 

首先，我们创建了一个QGraphicsScene作为场景，然后在scene中添加了一个直线，这样就把我们需要的图形元件放到了scene中。然后创建一个QGraphicsView对象进行观察。就这样，我们就是用Graphics View搭建了一个最简单的应用。运行这个程序来看结果：

第一张图是Graphics View的，第二个是DrawApp的。虽然这两个直线是同样的坐标，但是，DrawApp按照原始坐标绘制出了直线，而Graphics View则按照坐标绘制出直线之后，自动将直线居中显示在view视口。你可以通过拖动Graphics View来看直线是一直居中显示的。

 

这里仅仅是一个很简单的对比，不过你已经可以看到Graphics View功能的强大。仅这一个居中的操作，如果你是用QPainter，就需要很大的计算量了！当然，如果你不需要这种居中，Gra phics View也是可以像QPainter绘制的一样进行显示的。