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QT QPainter绘图之视口和窗口简介

article 2025/3/3 17:46:04

1、视口和窗口的定义与原理

绘图设备的物理坐标是基本的坐标系，通过 QPainter 的平移、旋转等变换可以得到更容易操作的逻辑坐标。

为了实现更方便的坐标，QPainter 还提供了视口 (Viewport)和窗口 (Window)坐标系，通过QPainter 内部的坐标变换矩阵自动转换为绘图设备的物理坐标。

视口表示绘图设备的任意一个矩形区域的物理坐标，可以只选取物理坐标的一个矩形区域用于绘图。默认情况下，视口等于绘图设备的整个矩形区。

窗口与视口是同一个矩形，只不过是用逻辑坐标定义的坐标系。窗口可以直接定义矩形区的逻辑坐标范围。图下图所示是对视口和窗口的图示说明。

上图中左图中的矩形框代表绘图设备的物理大小和坐标范围，假设宽度为 300 像素，高度为200 像素。现在要取其中间的一个正方形区域作为视口，灰色的正方形就是视口，绘图设备的物理坐标中，视口的左上角坐标为(50,0)，右下角坐标为(250,200)。定义此视口，可以使用QPainter的 setViewport()函数，其函数原型为:

void QPainter::setViewport(int x,int y, int width, int height)

要定义上图中左图中的视口，使用下面的语句:

painter.setViewport(50,0,200,200);

表示从绘图设备物理坐标系统的起点(50,0)开始，取宽度为 200、高度为 200 的一个矩形区域作为视口。

对于上图中左图的视口所表示的正方形区域，定义一个窗口(上图中右图)，窗口坐标的中心在正方形中心，并设置正方形的逻辑边长为 100。可使用QPainter 的 setWindow()函数，其函数原型为:void QPainter::setWindow(int x,int y, int width,int height)所以，此处定义窗口的语句是:
painter. setWindow (-50,-50,100,100);

它表示对应于视口的矩形区域，其窗口左上角的逻辑坐标是(-50,-50)，窗口宽度为 100，高度为 100。这里设置的窗口还是一个正方形，使得从视口到窗口变换时，长和宽的变化比例是相同的。实际可以任意指定窗口的逻辑坐标范围，长和宽的变化比例不相同也是可以的。

2、视口和窗口的使用实例

使用窗口坐标的优点是，只需按照窗口坐标定义来绘图，而不用管实际的物理坐标范围的大小。例如在一个固定边长为 100 的正方形窗口内绘图，当实际绘图设备大小变化时，绘制的图形会自动变化大小。这样，就可以将绘图功能与绘图设备隔离开来，使得绘图功能适用于不同大小、不同类型的设备。

实例如下演示了使用视口和窗口的方法：

void WidgetView::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
    QPainter painter(this);
    int W = width();
    int H = height();
    int side = qMin(W, H);
    QRect rect((W-side)/2, (H-side)/2, side, side);
    painter.drawRect(rect);

    painter.setViewport(rect);
    painter.setWindow(-100, -100, 200, 200);
    painter.setRenderHint(QPainter::Antialiasing);
    QPen pen;
    pen.setWidth(1);
    pen.setColor(Qt::red);
    pen.setStyle(Qt::SolidLine);
    painter.setPen(pen);
    for(int i = 0; i < 36; i++)
    {
        painter.drawEllipse(QPoint(50, 0), 50, 50);
        painter.rotate(10);
    }
}

运行实例程序，可以得到如下图所示的图形效果。当窗口的宽度大于高度时，以高度作为正方形的边长;当高度大于宽度时，以宽度作为正方形边长，且图形是自动缩放的。

程序首先定义了一个正方形视口，正方形以绘图设备的长、宽中较小者为边长。然后定义窗口，定义的窗口是原点在中心，边长为 200 的正方形。上图的图形效果实际上是画了36 个圆得到的，循环部分的代码如下:

    for(int i = 0; i < 36; i++)
    {
        painter.drawEllipse(QPoint(50, 0), 50, 50);
        painter.rotate(10);
    }

每个圆的圆心在X轴上的(50，0)，半径为 50。画完一个圆之后坐标系旋转 10°，再画相同的圆，这就巧妙应用了坐标轴的旋转。

二）绘图叠加的效果
对上面的程序稍作修改，增加渐变填充和叠加效果的设置。

void WidgetView::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
    QPainter painter(this);
    int W = width();
    int H = height();
    int side = qMin(W, H);
    QRect rect((W-side)/2, (H-side)/2, side, side);
    painter.drawRect(rect);

    painter.setViewport(rect);
    painter.setWindow(-100, -100, 200, 200);
    painter.setRenderHint(QPainter::Antialiasing);
    QPen pen;
    pen.setWidth(1);
    pen.setColor(Qt::red);
    pen.setStyle(Qt::SolidLine);
    painter.setPen(pen);
    
    QLinearGradient linearGrad(0,0,100,0);
    linearGrad.setColorAt(0, Qt::yellow);
    linearGrad.setColorAt(1, Qt::green);
    linearGrad.setSpread(QGradient::PadSpread);
    painter.setBrush(linearGrad);
    painter.setCompositionMode(QPainter::RasterOp_NotSourceOrDestination);//设置复合模式
  //painter.setCompositionMode(QPainter::CompositionMode_Difference);
  //painter.setCompositionMode(QPainter::CompositionMode_Exclusion);
    for(int i = 0; i < 36; i++)
    {
        painter.drawEllipse(QPoint(50, 0), 50, 50);
        painter.rotate(10);
    }
}

在上面的程序中，对单个圆使用了线性渐变填充，单个圆从左到右，由黄色渐变为绿色。使用 QPainter:setCompositionMode()函数设置组合模式，即后面绘制的图与前面绘制的图的叠加模式。函数参数是一个QPainter:CompositionMode 枚举类型值，可以查看 Qt 帮助，这个枚举类型有近 40 种取值，表示了后绘制图形与前面图形的不同叠加运算方式

下图是其中两种叠加模式下的绘图效果，可以发现采用不同的叠加模式，可以得到不同的绘图效果，甚至是意想不到的绚丽效果。用户可以自己修改程序，设置不同渐变颜色、渐变填充模式、不同叠加模式，也许能绘制出更炫的图形呢。