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Inkpad绘图原理浅析
阅读量:5874 次
发布时间:2019-06-19

本文共 3986 字,大约阅读时间需要 13 分钟。

是一款非常优秀的iPad矢量绘图软件,保管你一看见就忘不了。我的感觉是“一览众山小”、“相见甚晚”,以至于我写的就是“小巫见大巫”。必须好好学习这款软件的代码,破解其高性能绘图奥秘。

另外,在写这篇日志前本想使用Markdown语言写干净的博客,在  基于Jekyll配置了日志项目,在本地配置了发布平台,无奈要做的事和要学的知识太多,半途停下来了,看来我不是当极客的料。

如果你阅读本文觉得哪里写得糟糕,可以提出来交流,如果本文能帮助你一点点就OK了,我也是在学习,本意不是想写漂亮的文章。

一、触摸交互绘图

交互式绘图当然得先看触摸响应机制,先看一张序列图:

WDCanvas是代表绘图画布的主视图,直接响应原始触摸事件(touchesBegan、touchesMoved等),没有使用双击、旋转、长按等很流行的手势识别器,奇怪吧? 

我猜想Inkpad不使用手势识别器有两个原因:(1)手势识别器采用延迟识别技术进行手势二义性判断,有几百毫秒的延迟,会影响绘图快速响应的感觉;(2)Inkpad是独立的程序,所有界面都是自己的,不需要与各种带有手势识别器的界面组件共存(例如在滚动视图、电子书页面中绘图)。 
在WDCanvas中通过“[[WDToolManager sharedInstance].activeTool touchesBegan:touches withEvent:event inCanvas:self]”向当前命令传递触摸事件,当然用的是单实例模式和命令模式了。 
在WDCanvas的touchesBegan函数中不立即向交互命令WDTool发送触摸开始事件,而是延迟到touchesMoved才去发送。我猜想作者本想区分普通轻击(Tap)和拖动(Pan),但在实现时并不彻底:在下面的touchesEnded函数片段中,没有移动也是要发送touchesBegan的。我认为应该在touchesMoved中检查移动距离来判断是否算是已移动,而不是简单的直接切换到已移动状态。

if (!controlGesture_ && [self canSendTouchToActiveTool]) {        if (!moved_) {            [[WDToolManager sharedInstance].activeTool touchesBegan:touches withEvent:event inCanvas:self];        }        [[WDToolManager sharedInstance].activeTool touchesEnded:touches withEvent:event inCanvas:self];    }

 

在开始触摸、当前不是钢笔命令(WDPenTool)时,设置WDCanvas的activePath为空(self.drawingController.activePath = nil)。当前路径(activePath)用于记忆钢笔命令的当前图形路径,将activePath定义在WDDrawingController中而不是定义在WDPenTool中,是方便于在多个类中检查使用。

交互命令类的触摸响应函数使用了如下所示的模板方法模式,具体的命令类重写beginWithEvent、moveWithEvent、endWithEvent函数实现具体的绘图逻辑。

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event inCanvas:(WDCanvas *)canvas{    //.....    WDEvent *genericEvent = [self genericEventForTouch:primaryTouch_ inCanvas:canvas];    [self beginWithEvent:genericEvent inCanvas:canvas];        self.previousEvent = genericEvent;    //......}- (void)touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event inCanvas:(WDCanvas *)canvas{    //......    [self moveWithEvent:genericEvent inCanvas:canvas];    self.previousEvent = genericEvent;    //......}- (void)touchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event inCanvas:(WDCanvas *)canvas{    [self endWithEvent:genericEvent inCanvas:canvas];}- (void)touchesCancelled:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event inCanvas:(WDCanvas *)canvas{    [self touchesEnded:touches withEvent:event inCanvas:canvas];}

下面就要说说Inkpad的一大亮点:在动态拖曳绘图中使用OpenGL ES高速绘图了!

在绘图命令(例如可绘制多种图形的WDShapeTool)中,设置WDCanvas的shapeUnderConstruction属性,将当前的临时图形(WDPath)传递给WDCanvas。WDCanvas的setShapeUnderConstruction函数将调用WDSelectionView成员的立即绘制函数,WDSelectionView使用OpenGL ES 1.1绘制各种动态图形。用了OpenGL ES,拖动上千图形也回显毫无延迟感觉,这是Inkpad的亮点。

Inkpad在使用OpenGL ES 1.1绘制动态图形时,采用的优化显示方法有:(1)单点线宽,(2)忽略虚线样式,(3)不填充,(4)缓存图形轮廓路径。

 

触摸操作完成后就要向文档提交静态图形了:(1)绘图命令在endWithEvent中向当前层提交新的图形对象([canvas.drawing addObject:path]);(2)WDDrawingController 触发WDCanvas视图的重绘消息;(3)在WDCanvas的drawRect:函数中,遍历各个图形,调用各个对象的renderInContext函数显示所有图形,其实质是将图形的path显示到当前CGContext上。

与动态图形的绘制相比,提交静态图形并没有采用OpenGL ES,而是使用最简单的CGContext显示方式,而且是重画全部图形,没有使用CALayer等高级渲染方式。这就产生一个疑问,大量图形会不会太慢?我还没去做性能分析实验,初步估计Inkpad采用的显示优化方法是:(1)缓存CGPath轮廓路径和填充路径等对象;(2)避免几何计算和对象重构。

Inkpad已经这么好了,就需要重新评估TouchVG最近做的一些显示优化实验,看看这些计算是否有必要:(1)在GCD中异步绘制,使用前台图形列表和后台图形列表避免多线程冲突;(2)在CALayer上提前绘制,在主视图中只贴图(使用renderInContext,利用GPU贴图);(3)每一层图形一个CALayer,避免重绘所有图形;(4)是否有必要使用OpenGL ES 2.0绘制静态图形?

 

二、相关核心类

1、WDCanvas:绘图主视图,包含标尺视图、选择集渲染视图、删除提示线视图,包含交互命令类要用的临时图形对象。

2、WDCanvasController:绘图界面操作类,负责多种UI控件的管理和操作分发。

3、WDDrawingController:负责各种图形的增删改查逻辑。WDCanvasController是外壳功能,WDDrawingController是内核功能。

4、WDDrawing:图形文档类,容纳所有绘图内容。

5、WDLayer:一个层,包含多个图形元素WDElement。

6、WDStylable:可描边、填充的图形的基类。

7、WDAbstractPath:具有矢量路径的图形的基类。

8、WDPath:可指定线端箭头形状的矢量路径的图形类。

9、WDCompoundPath:复合路径的图形类。

 

10、WDTool:命令基类。

11、WDShapeTool:添加几何形状的命令,可绘制矩形、椭圆、星形、多边形、直线段、螺旋线。这些不同图形的绘图工具是在WDToolManager中构造的。

12、WDPenTool:贝塞尔曲线绘图工具。

13、WDFreehandTool:自由画光滑曲线工具。

 

对于色部分的Core.Model类,主要基于矢量路径设计了几何图形模型类,好像不包含图形的特征数据(即后续编辑保持形状特征)吧。

我觉得我们可以基于Inkpad对图形种类和交互命令工具进行扩充,做点行业相关的软件来,如果你感兴趣就加入讨论吧。

这两个UML图是用EA画的,可以导入到其他UML建模工具。

 

写了半天有点累了,先写到这吧。期望目标是把Inkpad吃透,结合TouchVG生出一个新孩子:)

转载于:https://www.cnblogs.com/zhaolizhe/p/6945537.html

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