这期是 HenCoder 自定义绘制的第 1-4 期:Canvas 对绘制的辅助——范围裁切和几何变换。

之前的内容在这里:
HenCoder Android 开发进阶 自定义 View 1-1 绘制基础
HenCoder Android 开发进阶 自定义 View 1-2 Paint 详解
HenCoder Android 开发进阶 自定义 View 1-3 文字的绘制

如果你没听说过 HenCoder,可以先看看这个:
HenCoder:给高级 Android 工程师的进阶手册

简介

一图胜千言,一视频胜千图,走你:

如果你是在手机上看的,可以点这里去 B 站看原视频。

1 范围裁切

范围裁切有两个方法: clipRect()clipPath()。裁切方法之后的绘制代码,都会被限制在裁切范围内。

1.1 clipRect()

使用很简单,直接应用:

canvas.clipRect(left, top, right, bottom);  
canvas.drawBitmap(bitmap, x, y, paint);  

记得要加上 Canvas.save()Canvas.restore() 来及时恢复绘制范围,所以完整代码是这样的:

canvas.save();  
canvas.clipRect(left, top, right, bottom);  
canvas.drawBitmap(bitmap, x, y, paint);  
canvas.restore();  

1.2 clipPath()

其实和 clipRect() 用法完全一样,只是把参数换成了 Path ,所以能裁切的形状更多一些:

canvas.save();  
canvas.clipPath(path1);  
canvas.drawBitmap(bitmap, point1.x, point1.y, paint);  
canvas.restore();

canvas.save();  
canvas.clipPath(path2);  
canvas.drawBitmap(bitmap, point2.x, point2.y, paint);  
canvas.restore();  

2 几何变换

几何变换的使用大概分为三类:

  1. 使用 Canvas 来做常见的二维变换;
  2. 使用 Matrix 来做常见和不常见的二维变换;
  3. 使用 Camera 来做三维变换。

2.1 使用 Canvas 来做常见的二维变换:

2.1.1 Canvas.translate(float dx, float dy) 平移

参数里的 dxdy 表示横向和纵向的位移。

canvas.save();  
canvas.translate(200, 0);  
canvas.drawBitmap(bitmap, x, y, paint);  
canvas.restore();  

好吧这个从截图并不能看出什么,那你就用心去感受吧

2.1.2 Canvas.rotate(float degrees, float px, float py) 旋转

参数里的 degrees 是旋转角度,单位是度(也就是一周有 360° 的那个单位),方向是顺时针为正向; pxpy 是轴心的位置。

canvas.save();  
canvas.rotate(45, centerX, centerY);  
canvas.drawBitmap(bitmap, x, y, paint);  
canvas.restore();  

2.1.3 Canvas.scale(float sx, float sy, float px, float py) 放缩

参数里的 sx sy 是横向和纵向的放缩倍数; px py 是放缩的轴心。

canvas.save();  
canvas.scale(1.3f, 1.3f, x + bitmapWidth / 2, y + bitmapHeight / 2);  
canvas.drawBitmap(bitmap, x, y, paint);  
canvas.restore();  

2.1.4 skew(float sx, float sy) 错切

参数里的 sxsy 是 x 方向和 y 方向的错切系数。

canvas.save();  
canvas.skew(0, 0.5f);  
canvas.drawBitmap(bitmap, x, y, paint);  
canvas.restore();  

2.2 使用 Matrix 来做变换

2.2.1 使用 Matrix 来做常见变换

Matrix 做常见变换的方式:

  1. 创建 Matrix 对象;
  2. 调用 Matrixpre/postTranslate/Rotate/Scale/Skew() 方法来设置几何变换;
  3. 使用 Canvas.setMatrix(matrix)Canvas.concat(matrix) 来把几何变换应用到 Canvas
Matrix matrix = new Matrix();

...

matrix.reset();  
matrix.postTranslate();  
matrix.postRotate();

canvas.save();  
canvas.concat(matrix);  
canvas.drawBitmap(bitmap, x, y, paint);  
canvas.restore();  

效果就不放图了,和 Canvas 是一样的。

Matrix 应用到 Canvas 有两个方法: Canvas.setMatrix(matrix)Canvas.concat(matrix)

  1. Canvas.setMatrix(matrix):用 Matrix 直接替换 Canvas 当前的变换矩阵,即抛弃 Canvas 当前的变换,改用 Matrix 的变换(注:根据下面评论里以及我在微信公众号中收到的反馈,不同的系统中 setMatrix(matrix) 的行为可能不一致,所以还是尽量用 concat(matrix) 吧);
  2. Canvas.concat(matrix):用 Canvas 当前的变换矩阵和 Matrix 相乘,即基于 Canvas 当前的变换,叠加上 Matrix 中的变换。

2.2.2 使用 Matrix 来做自定义变换

Matrix 的自定义变换使用的是 setPolyToPoly() 方法。

2.2.2.1 Matrix.setPolyToPoly(float[] src, int srcIndex, float[] dst, int dstIndex, int pointCount) 用点对点映射的方式设置变换

poly 就是「多」的意思。setPolyToPoly() 的作用是通过多点的映射的方式来直接设置变换。「多点映射」的意思就是把指定的点移动到给出的位置,从而发生形变。例如:(0, 0) -> (100, 100) 表示把 (0, 0) 位置的像素移动到 (100, 100) 的位置,这个是单点的映射,单点映射可以实现平移。而多点的映射,就可以让绘制内容任意地扭曲。

Matrix matrix = new Matrix();  
float pointsSrc = {left, top, right, top, left, bottom, right, bottom};  
float pointsDst = {left - 10, top + 50, right + 120, top - 90, left + 20, bottom + 30, right + 20, bottom + 60};

...

matrix.reset();  
matrix.setPolyToPoly(pointsSrc, 0, pointsDst, 0, 4);

canvas.save();  
canvas.concat(matrix);  
canvas.drawBitmap(bitmap, x, y, paint);  
canvas.restore();  

参数里,srcdst 是源点集合目标点集;srcIndexdstIndex 是第一个点的偏移;pointCount 是采集的点的个数(个数不能大于 4,因为大于 4 个点就无法计算变换了)。

2.3 使用 Camera 来做三维变换

Camera 的三维变换有三类:旋转、平移、移动相机。

2.3.1 Camera.rotate*() 三维旋转

Camera.rotate*() 一共有四个方法: rotateX(deg) rotateY(deg) rotateZ(deg) rotate(x, y, z)。这四个方法的区别不用我说了吧?

canvas.save();

camera.rotateX(30); // 旋转 Camera 的三维空间  
camera.applyToCanvas(canvas); // 把旋转投影到 Canvas

canvas.drawBitmap(bitmap, point1.x, point1.y, paint);  
canvas.restore();  

另外,CameraCanvas 一样也需要保存和恢复状态才能正常绘制,不然在界面刷新之后绘制就会出现问题。所以上面这张图完整的代码应该是这样的:

canvas.save();

camera.save(); // 保存 Camera 的状态  
camera.rotateX(30); // 旋转 Camera 的三维空间  
camera.applyToCanvas(canvas); // 把旋转投影到 Canvas  
camera.restore(); // 恢复 Camera 的状态

canvas.drawBitmap(bitmap, point1.x, point1.y, paint);  
canvas.restore();  

如果你需要图形左右对称,需要配合上 Canvas.translate(),在三维旋转之前把绘制内容的中心点移动到原点,即旋转的轴心,然后在三维旋转后再把投影移动回来:

canvas.save();

camera.save(); // 保存 Camera 的状态  
camera.rotateX(30); // 旋转 Camera 的三维空间  
canvas.translate(centerX, centerY); // 旋转之后把投影移动回来  
camera.applyToCanvas(canvas); // 把旋转投影到 Canvas  
canvas.translate(-centerX, -centerY); // 旋转之前把绘制内容移动到轴心(原点)  
camera.restore(); // 恢复 Camera 的状态

canvas.drawBitmap(bitmap, point1.x, point1.y, paint);  
canvas.restore();  

Canvas 的几何变换顺序是反的,所以要把移动到中心的代码写在下面,把从中心移动回来的代码写在上面。

2.3.2 Camera.translate(float x, float y, float z) 移动

它的使用方式和 Camera.rotate*() 相同,而且我在项目中没有用过它,所以就不贴代码和效果图了。

2.3.3 Camera.setLocation(x, y, z) 设置虚拟相机的位置

注意!这个方法有点奇葩,它的参数的单位不是像素,而是 inch,英寸。

我 TM 的真没逗你,我也没有胡说八道,它的单位就。是。英。寸。

这种设计源自 Android 底层的图像引擎 Skia 。在 Skia 中,Camera 的位置单位是英寸,英寸和像素的换算单位在 Skia 中被写死为了 72 像素,而 Android 中把这个换算单位照搬了过来。是的,它。写。死。了。

吐槽到此为止,俗话说看透不说透,还是好朋友。

Camera 中,相机的默认位置是 (0, 0, -8)(英寸)。8 x 72 = 576,所以它的默认位置是 (0, 0, -576)(像素)。

如果绘制的内容过大,当它翻转起来的时候,就有可能出现图像投影过大的「糊脸」效果。而且由于换算单位被写死成了 72 像素,而不是和设备 dpi 相关的,所以在像素越大的手机上,这种「糊脸」效果会越明显。

而使用 setLocation() 方法来把相机往后移动,就可以修复这种问题。

camera.setLocation(0, 0, newZ);  

Camera.setLocation(x, y, z)xy 参数一般不会改变,直接填 0 就好。

好了,上面这些就是本期的内容:范围裁切和几何变换。

练习项目

为了避免转头就忘,强烈建议你趁热打铁,做一下这个练习项目:HenCoderPracticeDraw4

下期预告

到这期为止,所有绘制的「术」就讲完了,下期讲的是「道」:绘制顺序。

特别感谢

这次由于某些原因,没有依惯例邀请内测读者,但我需要特别感谢几个人:

  • 特别感谢 GcsSloopLeeThree 在我疲惫不堪的时候和我探讨问题、帮我做实验和寻找答案。
  • 特别感谢 脉脉不得语 在我忙得不可开交的时候帮我解决我的各种大小问题,以及帮我联系广告赞助商(别找了,这期没上广告,以后再上)。

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