安卓画笔笔锋的实现探索（一）
2017-08-26 本文已影响1350人
仕明同学
*本篇文章已授权微信公众号 guolin_blog （郭霖）独家发布
不逼逼，看效果，感觉我的书法还阔以，哈哈!！
设置笔宽度为60，效果如下
微信图片_20170910184918.png
image.png
这个效果明显一点，哈哈，是不是很有大师的写字风格
微信图片_20170902142924.jpg
实现这个效果，大体用了40个小时，熬了3天夜，我未来的女朋友给我作证，看了无数的文档，在git上有个哥们用opengGl3.0实现比我这个更牛逼的效果，但是发现在低端手机上会报错，原因是不支持openGL3.0，导致Apk装入失败，1.0的api有看不懂，你说我能怎么办，我也很绝望啊！同时感觉opengl更加节手机性能，but我错了，在低端手机上使用opengl简直就是噩梦，卡的一逼，算了不提了，此功能的实现还是基于安卓的Paint，通过事件去绘制路径。
1.创建DrawPenView类继承View
image.png
初始化笔,笔锋的效果，我个人尝试了使用三个笔，每次绘制的时候，三个笔一起绘制，根据手指的滑动速率的快慢去使其中的某个笔不用绘制，但是这个效果稀烂，所以view的还是用一只笔即可，
mPaint = new Paint();
mPaint.setColor(Color.parseColor("#FF4081"));
mPaint.setStrokeWidth(14);
mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
mPaint.setStrokeCap(Paint.Cap.ROUND);//结束的笔画为圆心
mPaint.setStrokeJoin(Paint.Join.ROUND);//连接处元
mPaint.setAlpha(0xFF);
mPaint.setAntiAlias(true);
mPaint.setStrokeMiter(1.0f);
初始化bitmap，和画布，画布在这里主要是生成一张bitmap的
private void initParameter(Context context) {
mContext = context;
DisplayMetrics dm = new DisplayMetrics();
((Activity) mContext).getWindowManager().getDefaultDisplay().getMetrics(dm);
mBitmap = Bitmap.createBitmap(dm.widthPixels, dm.heightPixels, Bitmap.Config.ARGB_8888);
//笔的控制类
mVisualStrokePen=new VisualStrokePen(mContext);
initPaint(mContext);
initCanvas();
}
private void initCanvas() {
mCanvas = new Canvas(mBitmap);
//设置画布的颜色的问题
mCanvas.drawColor(Color.TRANSPARENT);
}
重写onDraw（）方法:由于项目需要，在这里我仅仅提供了两个方法：清除画布和绘制。扩展的功能有：返回上一步的绘制步骤，设置画笔的属性，mark笔，毛笔，钢笔，圆珠笔，铅笔等一切的控制都在这里进行
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
canvas.drawBitmap(mBitmap, 0, 0, mPaint);
switch (mCanvasCode) {
case CANVAS_NORMAL:
mVisualStrokePen.draw(canvas);
break;
case CANVAS_RESET:
reset();
break;
default:
Log.e(TAG, "onDraw" + Integer.toString(mCanvasCode));
break;
}
super.onDraw(canvas);
}
2.认识MotionEvent对象
当用户触摸屏幕时，将创建一个MontionEvent对象。MotionEvent包含了关于发生触摸的位置和时间的信息，以及触摸事件的其他细节。
/**
event.getAction() //获取触控动作比如ACTION_DOWN
event.getPointerCount(); //获取触控点的数量，比如2则可能是两个手指同时按压屏幕
event.getPointerId(nID); //对于每个触控的点的细节，我们可以通过一个循环执行getPointerId方法获取索引
event.getX(nID); //获取第nID个触控点的x位置,记录的第一个点为getX，getY
event.getY(nID); //获取第nID个点触控的y位置
event.getPressure(nID); //LCD可以感应出用户的手指压力，当然具体的级别由驱动和物理硬件决定的
event.getDownTime() //按下开始时间
event.getEventTime() // 事件结束时间
event.getEventTime()-event.getDownTime()); //总共按下时花费时间
* @param event
* @return
*/
@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
//测试过程中，当使用到event的时候，产生了没有收到事件的问题，所以在这里需要obtian的一下
MotionEvent event2 = MotionEvent.obtain(event);
switch (event2.getActionMasked()) {
case MotionEvent.ACTION_DOWN:
setCanvasCode(CANVAS_NORMAL);
mVisualStrokePen.onDown(mVisualStrokePen.createMotionElement(event2));
break;
case MotionEvent.ACTION_MOVE:
mVisualStrokePen.onMove(mVisualStrokePen.createMotionElement(event2));
break;
case MotionEvent.ACTION_UP:
long time = System.currentTimeMillis();
mVisualStrokePen.onUp(mVisualStrokePen.createMotionElement(event2),mCanvas);
break;
default:
break;
}
invalidate();
return true;
}
在这里我需要提到一个MotionEvent的api：motionEvent.getToolType(0);返回的以下四种的值，
TOOL_TYPE_UNKNOWN ：不知道什么画的
TOOL_TYPE_FINGER ：手指
TOOL_TYPE_STYLUS ：笔画的
TOOL_TYPE_MOUSE ：该工具是一个鼠标或触控板
TOOL_TYPE_ERASER ：工具是一块橡皮或一笔用于倒立的姿势
看见没，卧槽，以前都不知道，这个类知道我们用什么属性在写字，
event.getPressure(); //可以感应出用户的手指压力，当然具体的级别由驱动和物理硬件决定的,我的手机上为1
motionEvent.getEventTime()：事件发生的事件，在我此时的事件是shiming==8359650，而且是跟随着系统的时间而定
···
/**
* Tool type constant: Unknown tool type.
* This constant is used when the tool type is not known or is not relevant,
* such as for a trackball or other non-pointing device.
*
* @see #getToolType
*/
public static final int TOOL_TYPE_UNKNOWN = 0;
/**
* Tool type constant: The tool is a finger.
*
* @see #getToolType
*/
public static final int TOOL_TYPE_FINGER = 1;
/**
* Tool type constant: The tool is a stylus.
*
* @see #getToolType
*/
public static final int TOOL_TYPE_STYLUS = 2;
/**
* Tool type constant: The tool is a mouse or trackpad.
*
* @see #getToolType
*/
public static final int TOOL_TYPE_MOUSE = 3;
/**
* Tool type constant: The tool is an eraser or a stylus being used in an inverted posture.
*
* @see #getToolType
*/
public static final int TOOL_TYPE_ERASER = 4:
关于MotionElement 类：记录下五个参数：坐标x y，压力值，什么在屏幕上写的，还有事件发生的时间。
public static class MotionElement {
public float x;
public float y;
public float pressure;
public int tooltype;
public long timestamp;
public MotionElement(float mx, float my, float mp, int ttype, long mt) {
x = mx;
y = my;
pressure = mp;
tooltype = ttype;
timestamp = mt;
}
}
/**
* event.getPressure(); //LCD可以感应出用户的手指压力，当然具体的级别由驱动和物理硬件决定的,我的手机上为1
* @param motionEvent
* @return
*/
public MotionElement createMotionElement(MotionEvent motionEvent) {
System.out.println("shiming== 0000=="+motionEvent.getToolType(0));
System.out.println("shiming=="+motionEvent.getPressure());
System.out.println("shiming=="+motionEvent.getEventTime());
MotionElement motionElement = new MotionElement(motionEvent.getX(), motionEvent.getY(),
motionEvent.getPressure(), motionEvent.getToolType(0),
motionEvent.getEventTime());
return motionElement;
}
3.清除画布
Xfermode国外有大神称之为过渡模式，这种翻译比较贴切但恐怕不易理解，大家也可以直接称之为图像混合模式，因为所谓的“过渡”其实就是图像混合的一种把paint.setXfermode(Xfermode xfermode)的模式设置为clear，使用我们新建的canvas去drapaint这个笔，记得清除完了，要把mode设置为null
有偏文档介绍的很好，我在这里抛砖引玉一下，就不班门弄斧了：http://www.cnblogs.com/tianzhijiexian/p/4297172.html
/**
*清除画布，记得清除点的集合
*/
public void reset() {
mPaint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.CLEAR));
mCanvas.drawPaint(mPaint);
mPaint.setXfermode(null);
mVisualStrokePen.clear();
}
4.关于Bezier曲线
先发个图，嘿嘿，我自己手画的，看不清没关系，只需知道4个点的关系，想象一下曲线就行
微信图片_20170826183403.jpg
image.png
知道两点连接起来是直线，当我们不断的求出两个点的控制点，把无数的控制点绘制在一起就是一条完美的曲线，反正我这样子理解的，当然我在这里也做了一个width的控制，和这种的原理差不多。
public void init(float lastx, float lasty, float lastWidth, float x, float y, float width)
{
//资源点设置，最后的点的为资源点
mSource.set(lastx, lasty, lastWidth);
float xmid = getMid(lastx, x);
float ymid = getMid(lasty, y);
float wmid = getMid(lastWidth, width);
//距离点为平均点
mDestination.set(xmid, ymid, wmid);
//控制点为当前的距离点
mControl.set(getMid(lastx,xmid),getMid(lasty,ymid),getMid(lastWidth,wmid));
//下个控制点为当前点
mNextControl.set(x, y, width);
}
/**
*
* @param x1 一个点的x
* @param x2 一个点的x
* @return
*/
/**
*
* @param x1 一个点的x
* @param x2 一个点的x
* @return
*/
private float getMid(float x1, float x2) {
return (float)((x1 + x2) / 2.0);
}
private double getWidth(double w0, double w1, double t){
return w0 + (w1 - w0) * t;
}
以上记得知道个步骤，才能方便理解，当这个点是我们资源点的时候，或者是当前点，那么它下一步就会成为一个新的资源点，需要不断的替换当前的起点和终点，那么才可以形成一个曲线
/**
* 替换就的点，原来的距离点变换为资源点，控制点变为原来的下一个控制点，距离点取原来控制点的和新的的一半
* 下个控制点为新的点
* @param x 新的点的坐标
* @param y 新的点的坐标
* @param width
*/
public void addNode(float x, float y, float width){
mSource.set(mDestination);
mControl.set(mNextControl);
mDestination.set(getMid(mNextControl.x, x), getMid(mNextControl.y, y), getMid(mNextControl.width, width));
mNextControl.set(x, y, width);
}
是不是看不懂，对，看不懂就对了，去下面看代码，记得在本子上多画几个点，想象一下这样变换的位置，然后就会明白了这真的是一个美妙的曲线，比女朋友还漂亮，哈哈，扯皮了
关于手指抬起来的时候的方法: 结合手指抬起来的动作，告诉现在的曲线控制点也必须变化，其实在这里也不需要结合着up事件使用因为在down的事件中，所有点都会被重置，然后设置这个没有多少意义，但是可以改变下个事件的朝向改变先留着，因为后面如果需要控制整个颜色的改变的话，我的依靠这个方法，还有按压的时间的变化
/**
* 结合手指抬起来的动作，告诉现在的曲线控制点也必须变化，其实在这里也不需要结合着up事件使用
* 因为在down的事件中，所有点都会被重置，然后设置这个没有多少意义，但是可以改变下个事件的朝向改变
* 先留着，因为后面如果需要控制整个颜色的改变的话，我的依靠这个方法，还有按压的时间的变化
*/
/**
* 结合手指抬起来的动作，告诉现在的曲线控制点也必须变化，其实在这里也不需要结合着up事件使用
* 因为在down的事件中，所有点都会被重置，然后设置这个没有多少意义，但是可以改变下个事件的朝向改变
* 先留着，因为后面如果需要控制整个颜色的改变的话，我的依靠这个方法，还有按压的时间的变化
*/
public void end() {
mSource.set(mDestination);
float x = getMid(mNextControl.x, mSource.x);
float y = getMid(mNextControl.y, mSource.y);
float w = getMid(mNextControl.width, mSource.width);
mControl.set(x, y, w);
mDestination.set(mNextControl);
}
还有个方法：我的提一句，是不是想一个一元二次的方程，哈哈！这个不是我写的，这个是基于git上开源的写的，是不是有点高中数学的影响了，哈哈，对就是这样的，
image.png
* 三阶曲线的控制点
* @param p0
* @param p1
* @param p2
* @param t
* @return
*/
private double getValue(double p0, double p1, double p2, double t){
double A = p2 - 2 * p1 + p0;
double B = 2 * (p1 - p0);
double C = p0;
return A * t * t + B * t + C;
}
5.关于StrokePen，这个类才是所有的关键，如图分析：其实原理就是，通过安卓事件收集一个点的集合，这个点的集合的第一点和第二个点，绘制一个椭圆一个椭圆。
image.png
private void drawLine(Canvas canvas, double x0, double y0, double w0, double x1, double y1, double w1, Paint paint){
//求两个数字的平方根 x的平方+y的平方在开方记得X的平方+y的平方=1，这就是一个园
double curDis = Math.hypot(x0-x1, y0-y1);
int steps = 1;
if(paint.getStrokeWidth() < 6){
steps = 1+(int)(curDis/2);
}else if(paint.getStrokeWidth() > 60){
steps = 1+(int)(curDis/4);
}else{
steps = 1+(int)(curDis/3);
}
double deltaX=(x1-x0)/steps;
double deltaY=(y1-y0)/steps;
double deltaW=(w1-w0)/steps;
double x=x0;
double y=y0;
double w=w0;
for(int i=0;i<steps;i++){
RectF oval = new RectF();
oval.set((float)(x-w/4.0f), (float)(y-w/2.0f), (float)(x+w/4.0f), (float)(y+w/2.0f));
//最基本的实现，通过点控制线，绘制椭圆
canvas.drawOval(oval, paint);
x+=deltaX;
y+=deltaY;
w+=deltaW;
}
}
说明
- 求两个数字的平方根 x的平方+y的平方在开方记得X的平方+y的平方=1，这就是一个园
double curDis = Math.hypot(x0-x1, y0-y1); - 绘制多少个椭圆，我们可以根据笔的宽度,当笔的宽度和大的时候，我们绘制的可以适当减少步骤
if(paint.getStrokeWidth() < 6){
steps = 1+(int)(curDis/2);
}else if(paint.getStrokeWidth() > 60){
steps = 1+(int)(curDis/4);
}else{
steps = 1+(int)(curDis/3);
}
- 关于Rext和RexF的区别：Rect是使用int类型作为数值，RectF是使用float类型作为数值。很明显这里我们需要更高的精度
- 绘制的原理，就是每个记录下的点绘制一个椭圆，当无数个的椭圆重合在一起就是一个线，这个线的宽度和椭圆的形状有关系
RectF oval = new RectF();
oval.set((float)(x-w/4.0f), (float)(y-w/2.0f), (float)(x+w/4.0f), (float)(y+w/2.0f));
//最基本的实现，通过点控制线，绘制椭圆
canvas.drawOval(oval, paint);
这里需要在view中的onDraw中调用，本来我开始是想说能不能再一开始的时候，down事件的时候，给他画个园，但是这个园的半径我控制不好，所以在代码中我留下这个问题，以后需要做更难的效果的时候，我来把这个开始的步骤补上。
/**
* 早onDraw需要调用
* @param canvas 画布
*/
public void draw(Canvas canvas) {
mPaint.setStyle(Paint.Style.FILL);
//点的集合少 不去绘制
if (mHWPointList == null || mHWPointList.size() < 1)
return;
//当控制点的集合很少的时候，需要画个小圆，但是需要算法
if (mHWPointList.size() < 2) {
ControllerPoint point = mHWPointList.get(0);
//由于此问题在算法上还没有实现，所以暂时不给他画圆圈
//canvas.drawCircle(point.x, point.y, point.width, mPaint);
} else {
curPoint = mHWPointList.get(0);
for (int i = 1; i < mHWPointList.size(); i++) {
ControllerPoint point = mHWPointList.get(i);
drawToPoint(canvas, point, mPaint);
curPoint = point;
}
}
}
Down事件处理
* 手指的down事件
* @param mElement
*/
public void onDown(MotionElement mElement) {
mPaint.setXfermode(null);
mPath = new Path();
mPointList.clear();
mHWPointList.clear();
//记录down的控制点的信息
ControllerPoint curPoint = new ControllerPoint(mElement.x, mElement.y);
//如果用笔画的画我的屏幕，记录他宽度的和压力值的乘，但是哇，
if (mElement.tooltype == MotionEvent.TOOL_TYPE_STYLUS) {
mLastWidth = mElement.pressure * mBaseWidth;
} else {
//如果是手指画的，我们取他的0.8
mLastWidth = 0.8 * mBaseWidth;
}
//down下的点的宽度
curPoint.width = (float) mLastWidth;
mLastVel = 0;
mPointList.add(curPoint);
//记录当前的点
mLastPoint = curPoint;
//绘制起点
mPath.moveTo(mElement.x, mElement.y);
}
···
Move事件的处理
public void onMove(MotionElement mElement) {
ControllerPoint curPoint = new ControllerPoint(mElement.x, mElement.y);
double deltaX = curPoint.x - mLastPoint.x;
double deltaY = curPoint.y - mLastPoint.y;
//deltaX和deltay平方和的二次方根 想象一个例子 1+1的平方根为1.4 （x²+y²）开根号
double curDis = Math.hypot(deltaX, deltaY);
//我们求出的这个值越小，画的点或者是绘制椭圆形越多，这个值越大的话，绘制的越少，笔就越细，宽度越小
double curVel = curDis * DIS_VEL_CAL_FACTOR;
System.out.println("shiming==="+curDis+" "+curVel+" "+deltaX+" "+deltaY);
double curWidth;
//点的集合少，我们得必须改变宽度,每次点击的down的时候，这个事件
if (mPointList.size() < 2) {
System.out.println("shiming==dian shao");
if (mElement.tooltype == MotionEvent.TOOL_TYPE_STYLUS) {
curWidth = mElement.pressure * mBaseWidth;
} else {
curWidth = calcNewWidth(curVel, mLastVel, curDis, 1.5,
mLastWidth);
}
curPoint.width = (float) curWidth;
mBezier.Init(mLastPoint, curPoint);
} else {
System.out.println("shiming==dian duo");
mLastVel = curVel;
if (mElement.tooltype == MotionEvent.TOOL_TYPE_STYLUS) {
curWidth = mElement.pressure * mBaseWidth;
} else {
//由于我们手机是触屏的手机，滑动的速度也不慢，所以，一般会走到这里来
//阐明一点，当滑动的速度很快的时候，这个值就越小，越慢就越大，依靠着mlastWidth不断的变换
curWidth = calcNewWidth(curVel, mLastVel, curDis, 1.5,
mLastWidth);
System.out.println("shiming=="+curVel+" "+mLastVel+" "+curDis+" " +mLastWidth);
System.out.println("shiming==dian duo"+curWidth);
}
curPoint.width = (float) curWidth;
mBezier.AddNode(curPoint);
}
//每次移动的话，这里赋值新的值
mLastWidth = curWidth;
mPointList.add(curPoint);
int steps = 1 + (int) curDis / STEPFACTOR;
System.out.println("shiming-- steps"+steps);
double step = 1.0 / steps;
for (double t = 0; t < 1.0; t += step) {
ControllerPoint point = mBezier.GetPoint(t);
mHWPointList.add(point);
}
mPath.quadTo(mLastPoint.x, mLastPoint.y,
(mElement.x + mLastPoint.x) / 2,
(mElement.y + mLastPoint.y) / 2);
mLastPoint = curPoint;
}
Up事件的处理:当需要关心我们画的这个bitmap的时候，记得在up结束的时候，需要把这个绘制的东西需要重新绘制到我们自定义View的画布上，这个画笔是自己定义的，而不是View里面onDraw(cavns)里面的画布
public void onUp(MotionElement mElement, Canvas canvas) {
ControllerPoint curPoint = new ControllerPoint(mElement.x, mElement.y);
double deltaX = curPoint.x - mLastPoint.x;
double deltaY = curPoint.y - mLastPoint.y;
double curDis = Math.hypot(deltaX, deltaY);
if (mElement.tooltype == MotionEvent.TOOL_TYPE_STYLUS) {
curPoint.width = (float) (mElement.pressure * mBaseWidth);
} else {
curPoint.width = 0;
}
mPointList.add(curPoint);
mBezier.AddNode(curPoint);
int steps = 1 + (int) curDis / STEPFACTOR;
double step = 1.0 / steps;
for (double t = 0; t < 1.0; t += step) {
ControllerPoint point = mBezier.GetPoint(t);
mHWPointList.add(point);
}
//
mBezier.End();
for (double t = 0; t < 1.0; t += step) {
ControllerPoint point = mBezier.GetPoint(t);
mHWPointList.add(point);
}
mPath.quadTo(mLastPoint.x, mLastPoint.y,
(mElement.x + mLastPoint.x) / 2,
(mElement.y + mLastPoint.y) / 2);
mPath.lineTo(mElement.x, mElement.y);
// 手指up 我画到纸上上
draw(canvas);
}
其实这里才是关键的地方，通过画布画椭圆，每一个点都是一个椭圆，这个椭圆的所有细节，逐渐构建出一个完美的笔尖 和笔锋的效果,我觉得在这里需要大量的测试，其实就对低端手机进行排查，看我们绘制的笔的宽度是多少，绘制多少个椭圆然后在低端手机上不会那么卡，当然你哪一个N年前的手机给我，那也的卡，只不过需要适中的范围里面
private void drawLine(Canvas canvas, double x0, double y0, double w0, double x1, double y1, double w1, Paint paint){
double curDis = Math.hypot(x0-x1, y0-y1);
int steps = 1;
if(paint.getStrokeWidth() < 6){
steps = 1+(int)(curDis/2);
}else if(paint.getStrokeWidth() > 60){
steps = 1+(int)(curDis/4);
}else{
steps = 1+(int)(curDis/3);
}
double deltaX=(x1-x0)/steps;
double deltaY=(y1-y0)/steps;
double deltaW=(w1-w0)/steps;
double x=x0;
double y=y0;
double w=w0;
for(int i=0;i<steps;i++){
RectF oval = new RectF();
oval.set((float)(x-w/4.0f), (float)(y-w/2.0f), (float)(x+w/4.0f), (float)(y+w/2.0f));
//最基本的实现，通过点控制线，绘制椭圆
canvas.drawOval(oval, paint);
x+=deltaX;
y+=deltaY;
w+=deltaW;
}
}
最后来张自画像,可以，帅的一比！
image.png
写在最后的话，不要皮，讲个原理，实现笔锋的效果？到底怎么实现，我先前纠结的是我一定要拿到手指的滑动的速率，安卓也提供了这个api，ViewPager的源码中提供了思路：如下图所示
image.png
image.png
image.png
当这个速度大于了mMinimumVelocity这个值的时候， Math.abs(velocity) > mMinimumVelocity那么我们的页面就需要翻页了，下面是ViewPager的实现的代码，很明显就知道
final float density = context.getResources().getDisplayMetrics().density;
mTouchSlop = configuration.getScaledPagingTouchSlop();
mMinimumVelocity = (int) (MIN_FLING_VELOCITY * density);
private int determineTargetPage(int currentPage, float pageOffset, int velocity, int deltaX) {
int targetPage;
if (Math.abs(deltaX) > mFlingDistance && Math.abs(velocity) > mMinimumVelocity) {
targetPage = velocity > 0 ? currentPage : currentPage + 1;
} else {
final float truncator = currentPage >= mCurItem ? 0.4f : 0.6f;
targetPage = currentPage + (int) (pageOffset + truncator);
}
if (mItems.size() > 0) {
final ItemInfo firstItem = mItems.get(0);
final ItemInfo lastItem = mItems.get(mItems.size() - 1);
// Only let the user target pages we have items for
targetPage = Math.max(firstItem.position, Math.min(targetPage, lastItem.position));
}
return targetPage;
}
