Qt 实现钢笔画线效果示例及详细原理

前言

上一篇文章：Qt 实现画线笔锋效果详细原理，根据这篇介绍的实现笔锋效果的原理，我们很容易实现另外一种笔效：钢笔。

所谓的钢笔笔效，就是真实还原钢笔书写出来的线条效果，其特征就是：根据笔的绘制速度而线条的宽度会逐渐变化，写得越快，线条越细，并且在收笔时带有笔锋效果。

那么，在上一篇文章的基础上，稍微修改一下，就可以实现这个效果，看下效果图：

实现原理

从上一篇文章我们知道，绘制的曲线是通过每两个点形成一条贝塞尔曲线，所以在不松手的情况下连续画线，整条线段是包含很多条path组合而成的。而要实现钢笔效果的关键，是要让线条的粗细跟随绘制的速度来变化。

之前看过很多Android上实现钢笔或者毛笔的算法，都是需要计算去画线速度，根据速度来动态改变线条的粗细。但是我这里没有计算速度，而是直接通过每一段path的长度来计算一个合理的宽度值出来。

众所周知，长度（也就是距离）= 速度*时间，在单位时间内，速度和距离是成正比的，所以我们通过两点间的距离来做判断也是一样的，没多大区别，并且还不用单独去计算速度了，简单省事儿。

那么，我们要实现的效果是，画线速度越快线条会越细，而画线速度越快，所采集到的两点间的距离就会越大，而我们是通过两点间距离来做参考依据，也就是说，两点间距和线条粗细是成反比的，两点间距越长，对应的这条path就越细，距离越短，path就越粗，二者是线性关系。当然，这里path的宽度会有一个最大值和最小值，需要在实际的场景中进行调试。

OK，根据以上分析，我们可以得到以下的示意图：

每条path都是通过两个坐标点实时生成的贝塞尔曲线。
在绘制这条曲线的时候，先获取到曲线的长度，然后线性计算出一个宽度值。
如何获取path的长度呢？
这个好办，QPainterPath有自带的接口length()：

计算曲线的宽度，我写了一个简单的计算方法：

qreal WbCanvasItem::calPathWidth(QPainterPath path)
{
  qreal length = path.length();
  qreal width = PENWIDTH;

  qreal t = length/10. - 1;
  width = PENWIDTH - t;
  if(width < 3){ //最小宽度
    width = 3;
  }
  return width;
} 

PENWIDTH是一个宏定义，曲线最大宽度；

根据以上步骤，我们来看一下效果：

为了方便看效果，每条path用了不同的颜色来区分。我们可以很明显的看到，path的宽度是不一样的，并且每条path的连接处的宽度变化非常明显，那么要怎么使其连接处变得平滑呢？

这时候就要用到上一篇介绍的方法进行补点了。这里的补点比上一篇文章中说的稍微麻烦点，需要将中间那根线条的两头都要补充点，其原理是一样的。

看一下示意图：

以上红色圈圈部分，就是补充的点。
从以上图可以看到，path2是倒数第二条path，path3是最后一条path。

需要注意的是，图中补充的两个地方，并不是同一时间补充的，当有新的path到来，只需要判断最新的path和上一个path的宽度，从而决定是补充到上一个path还是当前最新的path上。

这段话有点拗口，拆解一下：

假如这里path2是最后的一条path，而path1是倒数第二条，判断出来path2宽度笔path1小，那么就在path2的路径上补充点；

再看一种情况：

同样，这里path2是最后的一条path，而path1是倒数第二条，判断出来path2宽度笔path1大，那么就在path1的路径上补充点；

这样描述就很容易理解了。

OK，我们看一下补充点的代码：

void WbCanvasItem::drawPatchPoint2(QPainter *painter, QPainterPath lastPath,
                  QPainterPath curPath,
                  qreal lastWidth, qreal curWidth)
{
  qreal tPatchLength = 100.;
  if(lastWidth < curWidth){
    tPatchLength = calPatchLength(curPath.length());

    qreal temp = (curWidth-lastWidth)/tPatchLength;
    int k = 0;

    for (qreal i = 1;i > (100-tPatchLength)/100.; i-=0.01) {
      k++;
      painter->setPen(QPen(Qt::black,curWidth-temp*k, Qt::SolidLine, Qt::RoundCap, Qt::RoundJoin));
      painter->drawPoint(lastPath.pointAtPercent(i));
    }
  }
  else if(lastWidth > curWidth){

    tPatchLength = calPatchLength(curPath.length());

    qreal temp = (lastWidth-curWidth)/tPatchLength;
    int k = 0;

    for (qreal i = 0;i < tPatchLength/100.; i+=0.01) {
      k++;
      painter->setPen(QPen(Qt::black,lastWidth-temp*k, Qt::SolidLine, Qt::RoundCap, Qt::RoundJoin));
      painter->drawPoint(curPath.pointAtPercent(i));
    }
  }
}

看一下补充点后的效果：

这里的黑色部分就是动态补充上去的点。

好了， 整理原理分析完成，其实和前面一篇文章原理差不多，只是多了一步判断距离然后计算线宽的过程。