QT绘图技术适用场景及项目选型指南

QT绘图系统功能丰富，不同场景下需要选用不同的技术组合。下面结合实际项目场景，讲解如何选择最合适的QT绘图技术。

一、基础UI美化场景

适用场景：

• 自定义按钮、控件样式
• 简单图形装饰
• 基础界面元素绘制

推荐技术组合：

1. QSS+基础QPainter绘制
   • 优先使用QSS实现常规样式
   • 对于QSS无法实现的复杂效果，重写paintEvent使用QPainter
2. 简单几何图形
   • drawRect/drawEllipse等基本图形方法
3. 图标绘制
   • 使用drawPixmap显示预渲染的图标

示例案例：自定义圆形按钮

void CircleButton::paintEvent(QPaintEvent*) {
    QPainter painter(this);
    painter.setRenderHint(QPainter::Antialiasing);
    
    // 绘制背景
    QRadialGradient grad(rect().center(), width()/2);
    grad.setColorAt(0, Qt::white);
    grad.setColorAt(1, m_isPressed ? Qt::darkGray : Qt::gray);
    painter.setBrush(grad);
    painter.drawEllipse(rect());
    
    // 绘制文字
    painter.setPen(Qt::black);
    painter.drawText(rect(), Qt::AlignCenter, text());
}

二、数据可视化场景

适用场景：

• 图表绘制(折线图、柱状图等)
• 实时数据曲线
• 大数据量可视化

推荐技术组合：

1. 轻量级图表
   • 直接使用QPainter绘制
   • 使用QPolygon存储点数据提高性能
2. 中等复杂度图表
   • QGraphicsView框架
   • 预计算数据范围，只绘制可见区域
3. 高性能需求
   • OpenGL集成(QOpenGLWidget)
   • 使用QCustomPlot等专业库
4. 动态数据
   • 双缓冲技术(QPixmap缓存)
   • 增量更新策略

示例案例：实时曲线绘制

void WaveformWidget::paintEvent(QPaintEvent*) {
    QPainter painter(this);
    
    // 绘制背景和坐标轴
    painter.fillRect(rect(), Qt::black);
    painter.setPen(Qt::white);
    painter.drawLine(0, height()/2, width(), height()/2);
    
    // 绘制曲线
    if(!m_points.isEmpty()) {
        painter.setPen(QPen(Qt::green, 1.5));
        
        // 使用QPolygon提高性能
        QPolygon polyline;
        for(int i=0; i<m_points.size(); ++i) {
            polyline << QPoint(i, height()/2 - m_points[i]*height()/2);
        }
        painter.drawPolyline(polyline);
    }
}

三、图像处理场景

适用场景：

• 图片查看器/编辑器
• 图像滤镜应用
• 计算机视觉应用

推荐技术组合：

1. 基本图像操作
   • QImage进行像素级操作
   • drawImage显示图像
2. 高性能处理
   • QImage::Format_Indexed8处理灰度图
   • 使用scanLine直接访问像素数据
3. 图像变换
   • QTransform进行矩阵变换
   • 使用QImage::scaled进行高质量缩放
4. 特殊效果
   • QPainter::CompositionMode实现混合模式
   • QPainterPath实现复杂选区

示例案例：图像滤镜应用

void applyGaussianBlur(QImage &image, int radius) {
    // 转换为32位格式方便处理
    image = image.convertToFormat(QImage::Format_ARGB32);
    
    // 实现高斯模糊算法
    // ... (实际项目建议使用QGraphicsBlurEffect或第三方库)
    
    // 简单示例：灰度化
    for(int y=0; y<image.height(); y++) {
        QRgb *line = reinterpret_cast<QRgb*>(image.scanLine(y));
        for(int x=0; x<image.width(); x++) {
            QRgb pixel = line[x];
            int gray = qGray(pixel);
            line[x] = qRgba(gray, gray, gray, qAlpha(pixel));
        }
    }
}

四、工业绘图/CAD场景

适用场景：

• CAD绘图软件
• 工业设计界面
• 矢量图形编辑

推荐技术组合：

1. 基本框架
   • QGraphicsView/QGraphicsScene框架
   • 自定义QGraphicsItem
2. 精度控制
   • 使用QTransform实现精确坐标变换
   • 设置QPainter::HighQualityAntialiasing
3. 复杂图形
   • QPainterPath构造复杂形状
   • 使用QStyleOptionGraphicsItem实现不同显示状态
4. 交互功能
   • 重写mousePressEvent等交互事件
   • 使用QGraphicsItem::ItemIsSelectable等标志

示例案例：CAD基本元素

class CadLineItem : public QGraphicsItem {
public:
    QRectF boundingRect() const override {
        return QRectF(m_start, m_end).normalized().adjusted(-2,-2,2,2);
    }
    
    void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem*, QWidget*) override {
        painter->setPen(QPen(Qt::black, 1, Qt::SolidLine, Qt::RoundCap));
        painter->drawLine(m_start, m_end);
        
        if(isSelected()) {
            painter->setPen(QPen(Qt::blue, 1, Qt::DashLine));
            painter->drawRect(boundingRect());
        }
    }
    
private:
    QPointF m_start;
    QPointF m_end;
};

五、游戏/动画场景

适用场景：

• 2D游戏开发
• 交互动画
• 可视化特效

推荐技术组合：

1. 基础动画
   • QPropertyAnimation
   • QTimeLine
2. 高性能渲染
   • QOpenGLWidget
   • 使用纹理贴图替代复杂绘制
3. 精灵动画
   • QPixmap序列动画
   • QMovie支持GIF动画
4. 粒子系统
   • 自定义粒子引擎或使用第三方库
   • 使用QImage作为粒子画布

示例案例：简单游戏角色

void GameCharacter::paint(QPainter *painter, 
                         const QStyleOptionGraphicsItem*, 
                         QWidget*) {
    // 使用纹理贴图
    painter->drawPixmap(boundingRect(), m_currentFrame, QRectF());
    
    // 调试绘制碰撞区域
    if(m_showDebug) {
        painter->setPen(Qt::red);
        painter->drawRect(collisionRect());
    }
}

void GameCharacter::advance(int phase) {
    if(!phase) return;
    
    // 更新动画帧
    m_frameCounter++;
    if(m_frameCounter >= m_frameDelay) {
        m_frameCounter = 0;
        m_currentFrame = m_animationFrames[m_currentAnimation][m_currentFrameIndex];
        m_currentFrameIndex = (m_currentFrameIndex+1) % m_animationFrames[m_currentAnimation].size();
    }
    
    // 更新位置
    setPos(pos() + m_velocity);
}

六、跨平台绘图注意事项

1. DPI适配

   • 使用QScreen::logicalDotsPerInch()获取DPI
   • 避免硬编码尺寸，使用相对单位

2. 平台差异

   • macOS上可能需要setRenderHint(QPainter::HighQualityAntialiasing)
   • Windows上注意GDI资源限制

3. 打印支持

   • 使用QPrinter实现打印功能
   • 保持绘制代码与设备无关

七、性能优化策略

1. 绘制优化

   • 只绘制可见区域(QPaintEvent::region())
   • 对静态内容使用缓存(QPixmap)

2. 数据结构

   • 大数据集使用空间索引结构(四叉树等)
   • 使用QPolygon代替逐个绘制点

3. 硬件加速

   • 复杂场景考虑QOpenGLWidget
   • 使用QPainter::Antialiasing要权衡性能

八、技术选型决策树

1. 是否需要交互？

   • 是 → QGraphicsView框架
   • 否 → 直接使用QPainter

2. 数据量大小？

   • 大 → 考虑OpenGL或专业库(QCustomPlot等)
   • 小 → 原生QT绘图足够

3. 是否需要特殊效果？

   • 是 → 组合使用QPainterPath、渐变、合成模式
   • 否 → 基本绘图函数

4. 性能要求？

   • 高 → 预渲染、缓存、增量更新
   • 一般 → 直接绘制

通过以上场景分析和选型建议，您可以根据具体项目需求选择最合适的QT绘图技术组合，在功能实现和性能之间取得最佳平衡。