詳解利用Flutter中的Canvas繪製有趣的圖形

2022-03-22 19:01:07

簡介

上一篇我們介紹了使用 Flutter 的 Canvas 繪製基本圖形的範例，簡單的範例沒什麼好玩的，今天這一篇我們來點有趣的，我們會完成如下圖形的繪製：

發現數學重複之美：使用等邊三角形組合成彩虹傘面。
繪製彩虹。
繪製評分用的五角星。

通過這一篇，我們可以知道自定義形狀繪製的基本原理，然後可以在這個基礎上繪製你自己想要繪製的圖形。

等邊三角形構建重複之美

首先我們來繪製等邊三角形，其實上一篇我們也有繪製等邊三角形，只是那是將三個頂點手動計算出來的，這一篇我們封裝一個繪製等邊三角形的通用方法。老規矩，先定義方法的輸入引數，如下所示：

canvas：Canvas 畫布
color：繪製顏色
startVertex：三角形的第一個頂點位置，這裡我們其他邊都是相對這個點旋轉的
length：邊長
startAngle：第一條邊相對水平方向旋轉的夾角，這樣我們可以改變夾角來更改三角形的繪製位置。
clockwise：順時針繪製，如果是順時針，則繪製的偏移夾角往順時針方向開始，否則逆時針。
filled：是否填充圖形。

void drawEquilateralTriangle(
    Canvas canvas, {
    required Color color,
    required Offset startVertex,
    required double length,
    double startAngle = 0,
    clockwise = true,
    filled = true,
  })

等邊三角形基於一個頂點，一條邊和起始角度後就可以計算其他兩個頂點的位置，具體推到通過三角函數就可以了。

具體計算三角形的三個頂點的方法如下，這裡逆時針方向和順時針方向的計算方式有點不同，需要區分一下。

static List<Offset> getEquilateralTriangleVertexes(
      Offset startVertex, double length,
      {double startAngle = 0, bool clockwise = true}) {
  double point2X, point2Y, point3X, point3Y;
  point2X = startVertex.dx + length * cos(startAngle);
  point2Y = startVertex.dy - length * sin(startAngle);
  if (clockwise) {
    point3X = startVertex.dx + length * cos(pi / 3 + startAngle);
    point3Y = startVertex.dy - length * sin(pi / 3 + startAngle);
  } else {
    point3X = startVertex.dx + length * cos(pi / 3 - startAngle);
    point3Y = startVertex.dy + length * sin(pi / 3 - startAngle);
  }

  return [startVertex, Offset(point2X, point2Y), Offset(point3X, point3Y)];
}

有了頂點我們就可以使用 Path 將頂點連起來就完成等邊三角形的繪製了，繪製三角形的實現方法如下：

void drawEquilateralTriangle(
    Canvas canvas, {
    required Color color,
    required Offset startVertex,
    required double length,
    double startAngle = 0,
    clockwise = true,
    filled = true,
  }) {
    assert(length > 0);
    Path trianglePath = Path();
    List<Offset> vertexes = ShapesUtil.getEquilateralTriangleVertexes(
      startVertex,
      length,
      clockwise: clockwise,
      startAngle: startAngle,
    );
    trianglePath.moveTo(vertexes[0].dx, vertexes[0].dy);
    for (int i = 1; i < vertexes.length; i++) {
      trianglePath.lineTo(vertexes[i].dx, vertexes[i].dy);
    }
    trianglePath.close();
    Paint paint = Paint();
    paint.color = color;
    if (!filled) {
      paint.style = PaintingStyle.stroke;
    }
    canvas.drawPath(trianglePath, paint);
  }
}

單獨一個三角形沒啥意思，我們通過畫6個等邊三角形，每個三角形旋轉60度，空心繪製看看怎麼樣？

一個完美的六邊形出來了，再試試12個怎麼樣。

形狀越多，會越接近圓形，你會充分發現對稱之美。下面是我們用24個三角形，填充不同顏色後的效果。有點像一把彩虹傘的傘面了，感覺是不是很美？

上面圖形的實現程式碼如下，其中顏色是通過一個顏色陣列完成的。

int number = 24;
for (int i = 0; i < number; ++i) {
  drawEquilateralTriangle(
    canvas,
    color: colors[i],
    startVertex: Offset(center.width, center.height),
    length: 120,
    startAngle: i * 2 * pi / number,
    clockwise: true,
    filled: true,
  );
}

繪製彩虹

有了上面的彩虹傘一樣的啟發，我們決定來繪製彩虹。彩虹其實比較簡單，繪製7條不同顏色的弧線即可。這裡講一下弧線的繪製約束。如下圖所示，實際上弧線是通過矩形的內接橢圓限制的（這裡用正方形，內接為圓形範例）。外面的矩形限制了橢圓位置和尺寸，而通過 startAngle (起始角度）和 sweepAngle (弧線覆蓋的角度範圍）就能夠確定弧線的起點和終點，從而得到一段弧線。注意的是，數學裡我們是逆時針角度為正，但是在 Flutter 預設是順時針為正，因此如果你要從逆時針方向開始角度就要設定為負數。

下面是弧線繪製的範例程式碼：

Path path1 = Path();
Rect rect1 = Rect.fromLTWH(startPoint.dx + (width - innerWidth) / 2,
    startPoint.dy + (width - innerWidth) / 2, innerWidth, innerWidth);
path1.arcTo(rect1, -pi / 6, -2 * pi / 3, true);
paint.color = colors[i];
canvas.drawPath(path1, paint);

有了這個基礎，我們通過迴圈，繪製7條弧線，保證每條弧線挨著就行。而弧線的線條粗細可以用畫筆的寬度來搞定，程式碼如下。我們這裡每條弧線的中心、起始角度和覆蓋角度是一樣的，通過改變不同弧線的正方形邊長實現彩虹弧線的位置不同，然後畫筆粗細保持為每條彩虹的高度的一半就可以保證每條彩虹是挨著的了。

void drawRainbow(
    Canvas canvas, {
    required Offset startPoint,
    required double width,
  }) {
  assert(width > 0);
  var paint = Paint();
  double rowHeight = 12;
  paint.strokeWidth = rowHeight / 2;
  List<Color> colors = [
    Color(0xFFE05100),
    Color(0xFFF0A060),
    Color(0xFFE0E000),
    Color(0xFF10F020),
    Color(0xFF2080F5),
    Color(0xFF104FF0),
    Color(0xFFA040E5),
  ];
  paint.style = PaintingStyle.stroke;
  for (var i = 0; i < 7; i++) {
    double innerWidth = width - i * rowHeight;
    Path path1 = Path();
    Rect rect1 = Rect.fromLTWH(startPoint.dx + (width - innerWidth) / 2,
        startPoint.dy + (width - innerWidth) / 2, innerWidth, innerWidth);
    path1.arcTo(rect1, -pi / 6, -2 * pi / 3, true);
    paint.color = colors[i];
    canvas.drawPath(path1, paint);
  }
}

最終效果如下圖所示。

繪製五角星

五角星相對來說會複雜一些，主要是要知道通過中心點確定10個頂點的座標，這裡就需要利用二維座標的旋轉公式了，具體可以查閱相關資料，結論是一個點(x2, y2)圍繞另一個點(x1, y1)旋轉某個角度（α）後得到的新座標(x, y)計算方式如下：

x=x1+(x2-x1)*cos(α)-(y2-y1)*sin(α)

y=y1+(y2-y1)*cos(α)+(x2-x1)*sin(α)

有了這個基礎，我們就可以基於五角星的中心點，第一個頂點，邊長（間隔一個點連線的線段長度）來通過旋轉計算其他頂點了。其中外面5頂點一組計算，內部5個頂點一組計算。最終獲取5個頂點的程式碼如下：

static List<Offset> getStarVertexes(Offset center, double length) {
  assert(length > 0);
  // 外接圓半徑計算（五角星銳角為36度）
  double radius = length / 2 / cos(18 / 180 * pi);
  // 內部頂點的半徑
  double innerRadius =
      radius / (cos(36 / 180 * pi) + sin(36 / 180 * pi) / sin(18 / 180 * pi));
  List<Offset> vertexes = [];
  Offset outerStartVertex = Offset(center.dx, center.dy - radius);
  Offset innerStartVertex = Offset(
    center.dx - innerRadius * sin(36 / 180 * pi),
    center.dy - innerRadius * cos(36 / 180 * pi),
  );
  vertexes.add(outerStartVertex);
  vertexes.add(innerStartVertex);
  // 計算方式為以第一個頂點圍繞五角星中心點座標旋轉得到
  const double rotateAngle = 72 / 180 * pi;
  for (int i = 1; i < 5; ++i) {
    vertexes.add(Offset(
      center.dx +
          (outerStartVertex.dx - center.dx) * cos(-i * rotateAngle) -
          (outerStartVertex.dy - center.dy) * sin(-i * rotateAngle),
      center.dy +
          (outerStartVertex.dy - center.dy) * cos(-i * rotateAngle) +
          (outerStartVertex.dx - center.dx) * sin(-i * rotateAngle),
    ));
    vertexes.add(Offset(
      center.dx +
          (innerStartVertex.dx - center.dx) * cos(-i * rotateAngle) -
          (innerStartVertex.dy - center.dy) * sin(-i * rotateAngle),
      center.dy +
          (innerStartVertex.dy - center.dy) * cos(-i * rotateAngle) +
          (innerStartVertex.dx - center.dx) * sin(-i * rotateAngle),
    ));
  }

  return vertexes;
}

有了頂點，繪製方式就和三角形一樣了，將頂點連起來就好了。下面是我們繪製了一個常見的五星評分的圖形。

總結

本篇介紹了基於 Flutter 的 CustomPaint 繪製客製化化圖形的範例，可以看到，其實只要 UI 小姐姐給出的圖形能夠用數學表示式表示出來，都可以用 CustomPaint 的 Canvas 來實現。

到此這篇關於詳解利用Flutter中的Canvas繪製有趣的圖形的文章就介紹到這了,更多相關Flutter Canvas圖形內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！

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目錄

簡介

等邊三角形構建重複之美

繪製彩虹

繪製五角星

總結

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