有没有方法能让qt的所有绘制都通过Opengl?


 

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    你好呀,啦啦啦啦

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    @QQ-690D15264BFFE58B6C76CFE35B63FCF1共享一下自己编译的Qt库 中说:

    SourceForge 上不去了。。。。。不知道大家能不能用我传上去的东西了。。。

    SF好了。。。。。。。。。
    不知道哪里来的强。。。。。。。。

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  • 简介 自绘方案 QPainter QWidget+QPainter 示例 QQuickPaintedItem+QPainter 示例 关于QPainter Qml Canvas Qml Shapes QOpenGLWidget / QOpenGLWindow Qml SceneGraph Qml QQuickFrameBufferObject Qml ShaderEffect QVulkanWindow 简介

    本文是《Qml组件化编程》系列文章的第七篇,涛哥会罗列Qt中的所有自绘方案,并提供一些案例和说明。

    Qt自带的组件,外观都是固定的,一般可以通过qss/Qml style等方式进行定制。

    如果要实现外观特殊的组件,就需要自己绘制了。

    注:文章主要发布在涛哥的博客知乎专栏-涛哥的Qt进阶之路

    自绘方案

    Qt中的自绘方案有这么一些:

    QWidget+QPainter / QQuickPaintedItem+QPainter Qml Canvas Qml Shapes QOpenGLWidget / QOpenGLWindow Qml QQuickFrameBufferObject Qml SceneGraph Qml ShaderEffect QVulkanWindow

    (GraphicsView和QWidget的绘制类似,就不讨论了)

    QPainter

    QPainter是一个功能强大的画笔,QWidget中的各种控件如QPushButton、QLable等都是用QPainter画出来的。

    (QWidget的控件在绘制时,还增加了qss样式表,让UI定制变得更加方便。)

    QWidget+QPainter 示例

    QWidget中使用QPainter的方法,是重载paintEvent事件,这里示例绘制一个进度条:

    预览

    //MainWindow.h #pragma once #include <QMainWindow> class MainWindow : public QMainWindow { Q_OBJECT public: MainWindow(QWidget *parent = 0); ~MainWindow(); protected: void paintEvent(QPaintEvent *event) override; void timerEvent(QTimerEvent *event) override; private: QList<QColor> mColorList; int mCurrent = 0; }; //MainWindow.cpp #include "MainWindow.h" #include <QPainter> #include <QtMath> MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) : QMainWindow(parent) { resize(400, 300); mColorList << QColor(51, 52, 54) << QColor(75, 85, 86) << QColor(87, 103, 103) << QColor(95, 119, 121) << QColor(101, 132, 134) << QColor(104, 146, 145) << QColor(104, 158, 158) << QColor(101, 169, 168) << QColor(92, 182, 180) << QColor(79, 194, 191); //每秒触发60次定时器,即刷新率60FPS startTimer(1000 / 60); } MainWindow::~MainWindow() { } void MainWindow::timerEvent(QTimerEvent *) { mCurrent =(mCurrent + 3) % 360; update(); } void MainWindow::paintEvent(QPaintEvent *event) { QPainter painter(this); painter.setRenderHints(QPainter::Antialiasing|QPainter::TextAntialiasing); //原点x坐标 qreal a = 100; //原点y坐标 qreal b = 100; //半径 qreal r = 80; //每个小圆的半径递增值 qreal roffset = 2; //每个小圆的角度递增值 qreal angleOffset = 30; qreal currentangle = mCurrent ; for (int i = 0; i < mColorList.length(); i++) { qreal r0 = i * roffset; qreal angle = currentangle + i * angleOffset; qreal x0 = r * cos(qDegreesToRadians(angle)) + a; qreal y0 = r * sin(qDegreesToRadians(angle)) + b; painter.setPen(mColorList[i]); painter.setBrush(QBrush(mColorList[i])); painter.drawEllipse(x0 - r0, y0 - r0, 2 * r0, 2 * r0); } } QQuickPaintedItem+QPainter 示例

    QQuickPaintedItem继承自QQuickItem,而QQuickItem就是Qml中的Item。

    QQuickPaintedItem通过重载paint函数,就可以使用QPainter绘制。

    自定义的QQuickPaintedItem子类需要注册到Qml中才能使用,注册类型或者注册实例都可以,具体可以参考《 Qml组件化编程5-Qml与C++交互》

    这里示例QQuickPaintedItem 中使用 QPainter绘制一个阴阳八卦:

    预览

    //PBar.h #pragma once #include <QQuickPaintedItem> class PBar : public QQuickPaintedItem { Q_OBJECT public: PBar(QQuickItem *parent = nullptr); void paint(QPainter *painter) override; void timerEvent(QTimerEvent *event) override; private: QList<QColor> mColorList; int mCurrent = 0; }; //PBar.cpp #include "PBar.h" #include <QPainter> #include <QtMath> PBar::PBar(QQuickItem *parent) : QQuickPaintedItem (parent) { mColorList << QColor(51, 52, 54) << QColor(75, 85, 86) << QColor(87, 103, 103) << QColor(95, 119, 121) << QColor(101, 132, 134) << QColor(104, 146, 145) << QColor(104, 158, 158) << QColor(101, 169, 168) << QColor(92, 182, 180) << QColor(79, 194, 191); //每秒触发60次定时器,即刷新率60FPS startTimer(1000 / 60); } void PBar::paint(QPainter *painter) { //原点x坐标 qreal a = 100; //原点y坐标 qreal b = 100; //半径 qreal r = 80; qreal r1 = r / 2; qreal r2 = r / 6; qreal currentangle = mCurrent; painter->save(); painter->setRenderHints(QPainter::Antialiasing|QPainter::TextAntialiasing); //red 部分 { painter->setBrush(QBrush(QColor(128, 1, 1))); QPainterPath path(QPointF(a + r * cos(qDegreesToRadians( currentangle )), b - r * sin(qDegreesToRadians(currentangle )))); path.arcTo(a - r, b - r, r * 2, r * 2, currentangle, 180); path.arcTo(a + r1 * cos(qDegreesToRadians(currentangle + 180)) - r1, b - r1 * sin(qDegreesToRadians(currentangle + 180)) - r1, r1 * 2, r1 * 2, currentangle + 180, 180); path.arcTo(a + r1*cos(qDegreesToRadians(currentangle)) - r1, b - r1 * sin(qDegreesToRadians(currentangle)) - r1, r1 * 2, r1 * 2, currentangle + 180, -180 ); painter->drawPath(path); } //blue 部分 { painter->setBrush(QBrush(QColor(1, 1, 128))); QPainterPath path(QPointF(a + r * cos(qDegreesToRadians( currentangle )), b - r * sin(qDegreesToRadians(currentangle )))); path.arcTo(a - r, b - r, r * 2, r * 2, currentangle, -180); path.arcTo(a + r1 * cos(qDegreesToRadians(currentangle + 180)) - r1, b - r1 * sin(qDegreesToRadians(currentangle + 180)) - r1, r1 * 2, r1 * 2, currentangle + 180, 180); path.arcTo(a + r1*cos(qDegreesToRadians(currentangle)) - r1, b - r1 * sin(qDegreesToRadians(currentangle)) - r1, r1 * 2, r1 * 2, currentangle + 180, -180 ); painter->drawPath(path); } { // red 小圆 painter->setBrush(QBrush(QColor(128, 1, 1))); QPainterPath path; path.addEllipse(a + r1 * cos(qDegreesToRadians(currentangle)) - r2, b - r1 * sin(qDegreesToRadians(currentangle )) - r2, r2 * 2, r2 * 2); painter->drawPath(path); } { //blue 小圆 painter->setBrush(QBrush(QColor(1, 1, 128))); QPainterPath path; path.addEllipse(a + r1 * cos(qDegreesToRadians(180 + currentangle)) - r2, b - r1 * sin(qDegreesToRadians(180 + currentangle)) - r2, r2 * 2, r2 * 2); painter->drawPath(path); } painter->restore(); } void PBar::timerEvent(QTimerEvent *event) { (void)event; mCurrent =(mCurrent + 3) % 360; update(); } //main.cpp #include <QGuiApplication> #include <QQmlApplicationEngine> #include "PBar.h" int main(int argc, char *argv[]) { QCoreApplication::setAttribute(Qt::AA_EnableHighDpiScaling); QGuiApplication app(argc, argv); qmlRegisterType<PBar>("PBar", 1, 0, "PBar"); QQmlApplicationEngine engine; const QUrl url(QStringLiteral("qrc:/main.qml")); QObject::connect(&engine, &QQmlApplicationEngine::objectCreated, &app, [url](QObject *obj, const QUrl &objUrl) { if (!obj && url == objUrl) QCoreApplication::exit(-1); }, Qt::QueuedConnection); engine.load(url); return app.exec(); } //main.qml import QtQuick 2.0 import QtQuick.Window 2.0 import PBar 1.0 Window { visible: true width: 640 height: 480 title: qsTr("Hello PBar") PBar { anchors.fill: parent } } 关于QPainter

    QPainter底层使用CPU做光栅化渲染,这种方式在没有GPU的设备中能够很好地工作。

    (我的好友"Qt侠-刘典武"就是这方面的实战专家,他手上有将近150个精美的自绘组件,比官方还要多,有需要的同学可以联系他 QQ517216493)

    然而时代在飞速发展,很多设备都带上了GPU,QPainter在GPU设备上,将不能发挥GPU的全部实力。

    (刘典武也在积极跟进GPU绘制)

    这里提一下,有个叫QUItCoding的组织,开发了一套QNanoPainter,接口和QPainter一致,

    在大部分场景下都拥有不错的性能。其底层是基于nanovg的GPU加速。

    不过QNanoPainter并没有合并进Qt官方,具体原因不清楚, 有可能是因为性能并不是100%达标的。

    Qml Canvas

    Qml中提供了Canvas组件,接口和html中的Canvas基本一致,可以直接copy html中的Canvas代码(极少部分不能用)。

    当然QPainter实现的功能,也都可以移植到Canvas中。

    Canvas渲染性能并不太好,如果有性能要求,还是不要用Canvas了。

    这里示例绘制一个笑脸

    预览

    //main.qml import QtQuick 2.0 import QtQuick.Window 2.0 Window { visible: true width: 640 height: 480 title: qsTr("Hello Canvas") Canvas { id: canvas anchors.fill: parent onPaint: { var ctx = canvas.getContext('2d'); ctx.beginPath(); ctx.arc(75,75,50,0,Math.PI*2,true); // 绘制 ctx.moveTo(110,75); ctx.arc(75,75,35,0,Math.PI,false); // 口(顺时针) ctx.moveTo(65,65); ctx.arc(60,65,5,0,Math.PI*2,true); // 左眼 ctx.moveTo(95,65); ctx.arc(90,65,5,0,Math.PI*2,true); // 右眼 ctx.stroke(); } } } Qml Shapes

    Qt5.10开始,Qml增加了Quick.Shapes功能。这是目前官方提供的自绘途径中,兼顾性能和易用性的最佳选择。

    Shapes底层为GPU渲染(基于SceneGraph),QPainter能绘制的基础图元,都可以用Shapes实现。Shapes再配合上Qml中的

    属性绑定和属性动画,可以轻易实现各式各样的动态、酷炫的UI。

    (后续的自定义组件,涛哥将会优先使用Shapes。)

    这里示例实现一个任意圆角的Rectangle组件:

    预览

    // TRoundRect.qml import QtQuick 2.12 import QtQuick.Controls 2.5 import QtQuick.Shapes 1.12 Shape { id: root //左上角是否圆角 property bool leftTopRound: true //左下角是否圆角 property bool leftBottomRound: true //右上角是否圆角 property bool rightTopRound: true //右下角是否圆角 property bool rightBottomRound: true //圆角半径 property real radius //颜色 property color color: "red" //多重采样抗锯齿 layer.enabled: true layer.samples: 8 //平滑处理 smooth: true //反走样抗锯齿 antialiasing: true ShapePath { fillColor: color startX: leftTopRound ? radius : 0 startY: 0 fillRule: ShapePath.WindingFill PathLine { x: rightTopRound ? root.width - radius : root.width y: 0 } PathArc { x: root.width y: rightTopRound ? radius : 0 radiusX: rightTopRound ? radius : 0 radiusY: rightTopRound ? radius : 0 } PathLine { x: root.width y: rightBottomRound ? root.height - radius : root.height } PathArc { x: rightBottomRound ? root.width - radius : root.width y: root.height radiusX: rightBottomRound ? radius : 0 radiusY: rightBottomRound ? radius : 0 } PathLine { x: leftBottomRound ? radius : 0 y: root.height } PathArc { x: 0 y: leftBottomRound ? root.height - radius : root.height radiusX: leftBottomRound ? radius : 0 radiusY: leftBottomRound ? radius : 0 } PathLine { x: 0 y: leftTopRound ? radius : 0 } PathArc { x: leftTopRound ? radius : 0 y: 0 radiusX: leftTopRound ? radius : 0 radiusY: leftTopRound ? radius : 0 } } }

    看一下TRoundRect的用法

    import QtQuick 2.0 import QtQuick.Controls 2.5 Rectangle { width: 800 height: 600 Rectangle { //背景红色,衬托一下 x: 10 width: 100 height: 160 color: "red" } TRoundRect { id: roundRect x: 40 y: 10 width: 200 height: 160 radius: 40 leftTopRound: lt.checked rightTopRound: rt.checked leftBottomRound: lb.checked rightBottomRound: rb.checked color: "#A0333666" //半透明色 } Grid { x: 300 y: 10 columns: 2 spacing: 10 CheckBox { id: lt text: "LeftTop" checked: true } CheckBox { id: rt text: "RightTop" checked: true } CheckBox { id: lb text: "LeftBottom" checked: true } CheckBox { id: rb text: "rightBottom" checked: true } } } QOpenGLWidget / QOpenGLWindow

    有的同学学习过OpenGL这类图形渲染API,Qt为OpenGL提供了便利的窗口和上下文环境。

    QOpenGLWidget用来在QWidget框架中集成OpenGL渲染,QOpenGLWindow用在Qml框架。

    使用方法都是子类重载下面三个函数:

    void initializeGL(); void paintGL(); void resizeGL(int w, int h);

    这里可以参考官方的示例:

    QOpenGLWidget示例

    QOpenGLWindow示例

    Qt对OpenGL系列的函数都做了封装,一般使用QOpenGLFunctions就够了,QOpenGLFunctions是基于OpenGL ES 2.0 API的跨平台实现,删减了个别API。

    相应的有一个未删减的OpenGLES2 的封装:QOpenGLFunctions_ES2。

    当然为了兼容所有OpenGL版本,Qt分别封装了相应的类

    预览

    有特殊版本需要的时候,可以把QOpenGLFunctions换成相应的类。

    还有一个OpenGL ES3.0的封装, QOpenGLExtraFunctions,可以在支持OpenGL ES 3.0的设备上使用。

    使用这些functions,一定要在有OpenGL上下文环境的地方,先调用一下initializeOpenGLFunctions。有些版本的init有返回值的,要注意判断并处理。

    Qml SceneGraph

    Qml基于GPU实现了一套渲染框架,这个框架就是SceneGraph。

    SceneGraph提供了很多GPU渲染相关的功能,以方便进行自绘制,都是以QSG开头的类,如下图所示:

    预览

    使用方式是在QQuickItem的子类中,重载updatePaintNode函数:

    QSGNode *TaoItem::updatePaintNode(QSGNode *node, UpdatePaintNodeData *) { QSGSimpleRectNode *n = static_cast<QSGSimpleRectNode *>(node); if (!n) { n = new QSGSimpleRectNode(); n->setColor(Qt::red); } n->setRect(boundingRect()); return n; }

    在使用Qml框架的程序中,使用这些QSG功能,将自定义渲染直接加入SceneGraph框架的渲染流程,无疑是性能最优的。

    不过问题在于,这些QSG有点难以使用。需要有一定的OpenGL或DirectX相关图形学知识,并理解SceneGraph的节点交换机制,才能用好。

    而懂OpenGL的人,有更好的选择,就是直接使用OpenGL的API。下面的QQuickFrameBufferObject就是一种途径。

    Qml QQuickFrameBufferObject

    QQuickFramebufferObject继承于QQuickItem(Qml中将它当作一个Item就可以了),用来在一个framebuffer object(FBO)上做渲染,

    SceneGraph框架会将这个FBO渲染到屏幕上。

    使用的方式是,实现一个QQuickFramebufferObject::Renderer类。

    这个类里面始终是拥有OpenGL上下文环境的,内存也是被SceneGraph框架管理的,只要理解了渲染流程,用起来还是很方便的。

    涛哥在Qml中集成 视频播放器 和 3D模型渲染的时候,就使用了这个FBO。

    可以参考这两个例子:

    Qml渲染3D模型

    FFmpeg解码,Qml/OpenGL转码渲染

    Qml ShaderEffect

    学习过图形学的人,都应该听说过大名鼎鼎的Shadertoy

    只要一点奇妙的Shader代码,就能渲染出各种酷炫的效果。

    Qml中提供了ShaderEffect组件,就可以用来做ShaderToy那样的特效。

    可以参考qyvlik的代码仓库:

    qyvlik-ShaderToy.qml

    以及我很久以前写的例子:

    Tao-ShaderToy

    360能量球

    Qml中还有个神奇的ShaderEffectSource,可以用在普通Item的layer.effect中,

    比如这个例子,就用ShaderEffectSource做了倒影特效:

    倒影特效

    QVulkanWindow

    OpenGL的下一代,已经进化为vulkan了。

    Qt 5.10开始,也提供了vulkan的支持。

    涛哥水平有限,这次只提一下,就先不展开说了。

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