使用 Qt 绘制像素完美的圆

Posted 2023-02-17

【中文标题】使用 Qt 绘制像素完美的圆

【英文标题】：Drawing pixel-perfect circles with Qt

【发布时间】：2019-02-20 00:00:52

【问题描述】：

我正在尝试使用QPainter::drawEllipse 来绘制圆圈。我希望能够：

设置圆的笔画宽度(QPen::width) 选择圆心像素的形状（1x1、1x2、2x1 或 2x2） 可选择填充圆而不是描边 确保圆的半径正确（即使笔划宽度大于 1）

这些目标难以实现。这是我要渲染的示例（手工绘制）：

图片为 32x32（放大至 512x512）。红色中心点位于 (15, 15)。中心是1x2，所以在中心像素下方有一个额外的红色像素。笔划的宽度为 2 个像素。如果笔画变宽，像素将被添加到圆圈的内部。无论笔画宽度如何，圆的边界框都是相同的。半径为 8 像素。每条蓝线长 8 个像素。 为了清楚起见，红色和蓝色像素只是用于描述圆圈。它们不是我想要的输出的一部分。

我的问题真正归结为渲染一个完全适合矩形内的椭圆。我可以使用中心点、半径和中心形状来计算矩形。那部分很容易。简单地用这个矩形调用drawEllipse 是行不通的。我想我必须在调用drawEllipse 之前以某种方式调整这个矩形，但我不太确定如何调整它。我试过摆弄它，我找到了一些适用于某些笔宽但不适用于其他笔宽的解决方案。

笔帽重要吗？我一直在使用RoundCap。我应该使用不同的上限吗？

我几乎要考虑自己进行像素操作了。我正在渲染到QImage 并使用Source 复合操作，因此我的代码可能比drawEllipse 稍快。 memset 比 QImage::fill 快大约 10 倍，因此编写更快的代码可能不会太难！不过，我宁愿不必这样做。

【问题讨论】：

您能否向我们展示一些您尝试过但不完全符合要求的代码？这可能会给你一些更好的答案。

【参考方案1】：

我偶然发现了一个section in the docs，它谈到了QRects 是如何呈现的。它描述了渲染像素和逻辑矩形之间的关系。渲染的矩形大于逻辑矩形。我所要做的就是缩小逻辑矩形以进行补偿。

QRect adjustStrokedRect(const QRect rect, const int thickness) 
  return QRect
    rect.left() + thickness / 2,
    rect.top() + thickness / 2,
    rect.width() - thickness,
    rect.height() - thickness
  ;

好的，现在我可以在正确的位置渲染描边矩形。 QRect 描述了一个椭圆，那么如果我只是将这个变换应用于那个矩形呢？

没有。

如果厚度是1, 2, 4, 6 而不是3, 5, 7，它会起作用。当厚度为3, 5, 7 时，圆圈太小了一个像素。因此，如果thickness % 2 == 1 && thickness != 1，我尝试将1 添加到矩形大小，但随后从正方形呈现非对称圆形。对于某些位置和大小的组合，即使大小为正方形，也会呈现出不稳定的不对称圆形。

这是一个您可以轻松复制的奇怪图像：

使用以下代码生成它：

QImage image32, 32, QImage::Format_ARGB32_Premultiplied;
QPainter painterℑ
QPen penQt::NoBrush, 3.0, Qt::SolidLine, Qt::RoundCap, Qt::RoundJoin;
pen.setColor(QColor0, 255, 0, 255);
painter.setPen(pen);
painter.drawEllipse(8, 8, 17, 17);
image.save("weird.png");

我简直不明白这怎么可能。对我来说，drawEllipse 似乎正在渲染一个大致适合矩形的椭圆。我无法在文档中的任何地方找到矩形和椭圆之间的关系。也许这是因为这是一种非常松散的关系。

让QPainter::drawEllipse 绘制笔画宽度为1 的圆圈没有问题，所以现在我不允许在我的应用程序中使用粗圆圈。如果我不能完美地渲染它，我根本不会渲染它。我没有将此答案标记为已接受，因为我仍然希望它能够正常工作。

【参考方案2】：

我可能为时已晚，但仍以供将来参考：

不幸的是，Qt 使用贝塞尔曲线绘制椭圆（截至目前，它可能很快就会改变），这是一个很好的椭圆近似，但并不完美。绘制像素完美的椭圆需要在像素级别手动实现。