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1、基于Android的绘图软件开发 摘要Android是Google于2007年发布的一款开源手机操作系统，由于Android最近几年的软件和硬件高速发展，越来越多的人开始使用Android并作为娱乐和工作平台。与此同时随着现代绘图软件的发展，这使得通过数码手段复制自然绘画体验成为可能，传统意义上的纸上作图已经失去优势。但是，目前Android平台并没有很多具有很好绘图效果的绘画工具应用。考虑到Android绘图软件的开发价值和很好的应用前景，本文主要研究基于Android移动平台的绘图软件开发。本文所做的研究工作主要在以下几个方面：1. 将开源绘图软件MyPaint的笔刷引擎以Java语言重写
2、并移植到Android平台，并以此引擎进行本文的Android绘图软件的开发。2. 将开源视频编码库FFMPEG成功移植到Android平台，利用此库进行用户绘画过程的录制，并生成MP4格式的视频。3. 分析了Android底层开发的原理和方法，探讨了一种利用JNI机制进行Android底层c/c+开发技术。4. 实现了Android绘图软件的开发。关键词： Android, MyPaint, FFMPEG, NDK, 绘图软件AbstractAndroid is the opensource mobile operation system which release by Google in
3、 2007. In recent years, more and more people begin to use Android devices as entertainment and working platform, because of the high speed development of Android software and hardware. Meanwhile, with the development of modern drawing software, the traditional drawing has lost its advantage, and mad
4、e it possible copying nature painting experience through digital method. But the Android platform didnt have a lot of application which have good effect of paint. This paper mainly discuss about Android painting software development, considering of the value and good prospect for Android painting so
5、ftware.In this paper, the main research work done in the following aspects:1.Rewrite the MyPaints brush engine in Java language and transplant it in Android platform.We will use this engine in our painting software development.2.Transplant the FFMPEG to Android platform succeed and using it for reco
6、rding users painting process, at last it will generate video file which is MP4 format.3.Analysis the principle and method of low level component development in Android and discusses one of c/c + + development technology by using JNI method.4. Of the painting software for Android development is reali
7、zed.Key Words：Android，MyPaint, FFMPEG, NDK, Painting Software 目录摘要iAbstractii目录III图目录V第1章 绪论11.1 课题背景及意义11.1.1 课题背景11.1.2 课题意义11.2 论文主要内容21.3 本章小结2第2章 Android平台整体结构分析32.1 Android系统架构32.2 Android应用组件62.2.1 AndroidManifest.xml62.2.2 Activity62.2.3 Service102.2.4 BroadcastReceiver102.3 本章小结10第3章 MyPain
8、t笔刷引擎原理简介113.1 MyPaint介绍113.2 MyPaint笔刷引擎主要结构体介绍113.2.1 MyPaintFixedTiledSurface结构介绍113.2.2 MyPaintBrush 结构介绍143.3 MyPaint笔刷引擎工作原理163.3.1 MyPaint的基本绘制单位笔触163.3.2 笔刷引擎的工作流程193.4 本章小结24第4章 MyPaint笔刷引擎的Android版本移植254.1 Android版本改写原因254.2 MyPaintFixedTiledSurface的移植254.2.1 View介绍254.2.2 Surface类的设计264.2
9、.3 MyPaintBrush类的改写294.2.4 实现结果分析对比324.3 本章小结33第5章 绘图软件应用界面开发设计与实现345.1 绘图软件的功能模块345.2 笔刷选择模块345.3 颜色选取模块设计375.4 笔刷属性调节模块设计385.5 绘图Activity设计395.6 本章小结40第6章 Android底层组件开发方法416.1 JNI机制416.1.1 JNI简介416.1.2 JNI的使用426.2 Android NDK简介426.3 Android底层组件开发步骤436.4 本章小结44第7章 基于FFMPEG库的绘画过程录制实现457.1 FFmpeg简介45
10、7.2 绘图过程录制需求分析477.3 FFmpeg Android平台移植477.4 编写FFmpeg封装层C代码517.4.1 FFmpeg常用数据结构517.4.2 底层编码流程517.5 编写Android应用层代码607.6 完整录制绘画过程流程637.7 绘画过程录制功能效果分析657.8 本章小结66第8章 结束语678.1 论文工作总结678.2 问题与展望67参考文献69图目录图 2.1 Android系统架构图3图 2.2 Acitvity栈结构7图 2.3 Activity的四种状态的变换关系图8图 2.4 Activity生命周期9图 3.1 MyPaint常见的一些笔
11、刷效果11图 3.2 MyPaintFixedTiledSurface组成结构12图 3.3 MyPaintFixedTiledSurface数据抽象形式13图 3.4 MyPaintBrush结构图15图 3.5 笔触图16图 3.6 笔画放大图16图 3.7 hardness与opaque关系图17图 3.8 笔触透明度在不同hardness和d的分布17图 3.9 喷枪效果笔刷18图 3.10 椭圆形笔触18图 3.11 椭圆形笔触的绘画效果19图 3.12 笔触进行线性插值21图 3.13 基于tile笔触分割22图 3.14 Normal_and_Eraser混合算法24图 4.1
12、Surface结构图26图 4.2 Android版本与MyPaint版本的笔触对比图29图 4.3 铅笔效果对比32图 4.4 带透明度笔刷效果32图 4.5 涂抹效果笔刷对比33图 5.1 绘图软件功能模块图34图 5.2 笔刷选择模块实现效果图37图 5.3 颜色选取模块图38图 5.4 笔刷属性条件模块图38图 5.5 绘图软件界面40图 6.1 FFmpeg编译调用关系46图 6.2 直接编码写入文件流程53图 6.3 编码生成通用视频格式文件流程55图 6.4 完整实现底层录制流程58图 6.5 Android端调用编码接口逻辑62图 6.6 绘画录制开始流程63图 6.7 编码一
13、帧图像流程64图 6.8 结束流程64第1章 绪论1.1 课题背景及意义1.1.1 课题背景2007年11月，Google和84家硬件开发商、软件开发商以及电信运营商成立开放手持联盟来共同开发和改良Android系统，随后Google以Apache的免费开源许可的授权方式发布了Android源码，并更新至今1。Android操作系统后来逐渐地拓展到平板电脑及其他领域上。Google通过官方网上商店平台Google Play（之前叫做Google Market），提供应用程序和游戏等应用供用户下载，截止至2012年6月，Google Play商店拥有超过60万个官方认证应用程序。随着现代智能手机
14、的快速发展，它已成为移动生活的最重要的承载设备，在人们的日常生活中扮演的角色也越来越重要。加上手机开发厂商和Google的大力推广，以Android为操作系统的智能手机越来越流行。随着Android平台的蓬勃发展，消费者对于基于Android手机应用需求也越来越强烈，正是基于这种原因，相应的手机应用软件领域也变得火暴起来。从中我们不难看出基于Android平台软件开发蕴含广阔的发展前景。正因为Android平台的硬件和软件高速发展，人们在Android等移动设备上办公娱乐的需求逐渐增强，一些对于美术感兴趣的人开始渐渐利用身边的移动设备上来进行绘画，用绘画来记录身边发生的事和物，并及时的和他人进
15、行分享。本文将实现一款基于Android平台的绘图软件的开发，方便人们随时随地使用身边的移动设备进行创作。1.1.2 课题意义绘图软件，是一种利用现代技术来仿真传统绘画笔刷效果的模拟自然绘画的软件2。它能够通过数字手段来模拟出传统笔刷效果。它是图片处理软件和传统的纸上绘图的结合，吸取了两者的优势。它比图片处理软件优势在于它能够模拟自然绘画过程，提高了用户体验。比纸上做图的优势就更明显了，可以实现纸张上很多难以实现的效果，同时可以更便于长久保存和修改，数字化做图也节省了大量的纸质资源。使得人们可以从传统中解放出来，颠覆了传统的绘画过程，大大提高了绘图效率，改善了绘图体验，将现代技术和传统方法相结
16、合，形成了很特别的绘画体验。但是，Android平台上大多数绘画软件功能都很弱，没有丰富效果的笔刷，缺少良好的用户体验。由于Android是一款开源平台，开发文档丰富，很适合开发学习。随着Android的越来越流行和完善，且市场上已经出现很多支持笔的压力感应的设备，可以更好的模拟自然绘画。结合这些绘图软件面临的问题和他们的优势，使得基于Android 移动平台的易用的模拟自然绘画的绘图软件会有很好前景。1.2 论文主要内容根据所研究的内容，本文主要介绍一款基于Android的绘图软件开发过程：1. 从开源项目MyPaint（一款画图软件）中提取出笔刷引擎（C语言开发），分析其实现原理，将其改写
17、成java版本，并使它针对自己项目进行一些优化、改进、定制，以使其适应自己项目的需求。选择选择Mypaint的理由是，他支持丰富的模拟自然绘画的笔刷，且性能高，而且他的库可以很好的支持笔的压力感应，能最大程度上模拟出自然绘画的效果。2. 提出一种Android底层模块开发方法，并利用此方法和FFmpeg（开源视频编解码库）来进行用户绘画过程的录制，将其编码成MP4格式的视频文件。使用FFmpeg库的原因是它目前最主流的免费开源的视频编解码库，具有很好的跨平台性，支持x86，arm架构的处理器。3. 在上述工作基础上编写Android绘图软件界面程序，处理Android事件的响应逻辑，实现了An
18、droid平台上的绘图软件开发。1.3 本章小结本章主要介绍了Android绘图软件的研究背景和研究意义，并介绍了本论文的主要的工作内容。第2章 Android平台整体结构分析为了进行Android平台上的软件开发，就必须要对Android平台的架构和各大组建进行分析，本章会对主要组件逐个进行分析。2.1 Android系统架构Android的系统架构采用了分层的架构，和其他大部分的系统类似，从底向上一共分了4层，每一层都把底层实现封装，并暴露调用接口给上一层3。Android系统架构如图2.1所示：图 2.1 Android系统架构图（1） 第一层Linux内核(Linux Kernel)
19、Android操作系统的内核从Linux的一个分支而来，Google针对移动平台做了部分优化，该Linux层主要负责对上层的Dalvi虚拟机进行调度。 这一层主要用于保证进程的安全性，和对进程以及内存的进行一些管理，同时Android根据自身的需要，添加了一些内核驱动，比如触屏驱动，Binder驱动等。（2） 第二层本地框架和Java运行环境（LIBRARIES 和 ANDROID RUNTIME）。该层分为两个部分，分别为系统类库和Android运行时组件：第一部分：系统类库 系统库是由C/C+编写，是连接应用程序框架层与Linux内核层的重要纽带，它支撑着整个应用程序框架，这些库是Andr
20、oid系统中共用的，上层应用都可以通过Android应用层序框架来使用这些系统库，其主要分为如下几个部分：a) Surface Manager：主要用于控制图像合成和绘制，管理显示的数据。b) Media Framework：以OpenCore为基础进行开发，主要用于对多媒体功能的支持。c) SQLite：轻量级的数据库，其特点在于轻量性的设计结构，适合在手机上使用、占用资源非常少，运行高效可靠，可移植性好。d) OpenGL|ES：根据OpenGL ES 1.0API标准实现的3D绘图函数库，该库可以将硬件的3D功能进行最佳化处理和现实，能够很好的使用硬件加速或者优化后的软件加速。OpenG
21、L ES 是从 OpenGL 裁剪定制而来的，他去除了OpenGL中 glBegin/glEnd，四边形（GL_QUADS）、多边形（GL_POLYGONS）等复杂图元等许多非绝对必要的特性，以使其更加适合移动设备4。e) FreeType：提供点阵字与向量字的描绘与显示。f) SSL：是Secure Socket Layer的缩写，处理保护网页通讯的协议。g) WebKit：一套网页浏览器的软件引擎。h) Libc：一套标准的C系统函数库，它继承自BSD，并专门为基于Linux嵌入式移动设备进行优化和定制。i) SGL：Skia图形库，底层的2D图形引擎。第二部分：Android 运行时。A
22、ndroid应用程序在Android RunTime中执行，其运行时分为核心库和优化过的Java虚拟机Dalvik。a) 核心库：包含了Android运行时所需要的库函数。b) Dalvik虚拟机：Google针对移动平台对Java虚拟机进行了优化，形成了Dalvik虚拟机，它更加快速和高效，更适合移动设备。但是Dalvik虚拟机只执行.dex的可执行文件。当Java程序通过编译，最后还需要通过SDK中的工具转化成.dex格式才能在虚拟机上执行。（3） 第三层应用程序框架(Application Framework)。应用程序框架是Android平台专门为应用程序开发而进行设计的，他提供了丰富
23、的应用程序开发所需要的API，为开发者进行快速敏捷开发Android软件提供了可能。隐藏在应用后面的是一系列的服务和系统5，其中包括：a) Activity Manager：管理着Activity的生命周期以及维护这Activity的栈结构。b) Window Manager：管理Android系统中的所有窗口程序。c) Content Provider：可以使不同类型不同功能的Android应用程序之间分享数据，提高了可扩展性。d) View System：它是Android界面中最基本的组件，大部分高级组件都是基于View进行改造，它决定了应用程序的样式。e) Notification M
24、anager：它也是Android的特色之一，开发者可以在Android的状态栏中显示自己的通知信息，方便了用户获取消息的步骤。f) Resource Manager：管理应用程序中的所有资源文件，它可以根据不同的设备分辨率、大小、方向、当前语言来加载不同资源文件，提高了Android的自适应性6。g) Location Manager（位置管理器）：提供Android的地理信息服务，比如地图应用。（4） 第四层应用程序层(Applications)。应用层是Android应用程序的集合，Android平台的电子设备，包括Android手机、Android平板、Android MP4、Andr
25、oid GPS等一系列电子产品的火热，很大程度上归功于大量丰富方便的Android软件7。这其中包括email客户端、短信、日历、地图、浏览器、联系人管理程序等等。从上文中得知Android的架构是分层的，非常清晰，分工很明确。Android本身是一种叠层架构，它主要分成三层：操作系统、中间件、应用程序。在这三层中，用到了大量开源项目，体现出这些开源项目的价值。2.2 Android应用组件通常Android主要由以下几个组件来构建一个完整的Android程序。但是，并不是所有的Android应用程序都必须全部包含以下几个组件，也可以由下面的一个或者多个来构成。2.2.1 AndroidMan
26、ifest.xmlAndroidManifest.xml是XML格式的Android程序声明文件，它用于配置一个应用程序运行时所需要的一些声明，这些声明包含程序所需的权限、Activity信息等，每个android程序都必须含有一个manifest文件。2.2.2 ActivityActivity是Android程序中最基本的组件，他是为用户操作而展示的可视化用户界面，是Android程序的表现层，显示可视化的用户界面，并接收与用户交互所产生的交互事件。由于Activity是整个Android几大组件中最重要的一个，下面将进行详细介绍。2.2.2.1 Activity栈结构Activity是遵
27、循一种“先进后出”的规则，他呈现一种栈的结构。当一个新的Activity出现时，前一个Activity成为中断状态并被放入到一个堆栈当中。用户可使用返回键使前面一个Activity返回出来。当一个Activity不需要时，也可以将其从历史堆栈中移除。一般情况下，Android会为每一个应用程序保存一个从主界面开始的历史堆栈。当系统资源不足时，被压入栈的Activity可能会被系统杀掉。Activity栈遵循的规则如图2.2：图 2.2 Acitvity栈结构2.2.2.2 Activity生命状态Activity作为Android应用程序最重要的一部分，他主要有4种状态，分别如下：a) 活动状
28、态：一个新的Activity启动后，该Activity就会被压入栈中，他呈现在屏幕的最前端，处于栈顶位置，此时他可以直接和用户进行交互。b) 暂停状态：当Activity被另一个透明或者Dialog样式的Activity覆盖部分遮挡时，此时它依然和窗口管理器相连，系统会继续维护其内部状态，但是他已失去焦点，不能进行UI交互。c) 停止状态：当Activity在界面上完全不能被用户看到，完全被遮挡时，此时就出去停止状态。处于停止状态的Activity会很容易被系统回收，所以处于停止状态时，一定要保存当前的数据变量和当前的界面状态，否则一但Activity退出或者关闭，当前的数据和界面状态就会失去
29、。d) 非活动状态：不在以上三种状态中的就是非活动状态。即Activity被杀掉以后和启动之前，要手动终止Activity可以在程序中调用finish方法。这个状态下Activity已经从Activity堆栈中移除，要重新启动才能显示和进行交互。Activity的四种状态的变换关系如图2.3。图 2.3 Activity的四种状态的变换关系图2.2.2.3 Activity生命周期Android平台是个多任务操作系统，他能够保证在当前任务未完成时和随时切换到其他应用程序。他具有自己的生命周期。Activity生命周期如图2.4所示：图 2.4 Activity生命周期从图2.4可以看出一个Ac
30、tivity的生命周期中有以下几个方法会被系统回调：a) onCreat()方法：当Activity被启动时，会最先回调该方法，在该回调函数中我们常常进行一些程序初始化的工作。在Eclipse中，创建Android项目时，会自动创建一个Activity，在这个Activity中，默认重写了onCreat(Bundle savedInstanceState)方法，用于该Activity初始化。b) onStart()方法：当Activity显示在屏幕上时，该函数被回调。c) onRestart()方法：当Activity从停止状态进入活动状态前，调用该函数，该方法总是在onStart()方法以后
31、执行。d) onPause()方法：暂停Activity时被回调，一般用来保存持久的数据或释放占用的资源。该方法需要被非常快速的执行，因为直到这个方法执行完毕以前，下一个Activity都不能被恢复。e) onResume()方法：当Activity由于暂停状态恢复为活动状态时调用。调用后，此时的Activity位于Activity栈的栈顶。f) onStop()方法：当Activity进入停止状态时，该函数被回调。g) onDestroy()方法： 在Activity被销毁前，该函数被毁掉，主要用于释放当前Activity的资源，表示该Activity即将消失。2.2.3 ServiceSe
32、rvice是Android系统中可以在后台运行的服务组件，一般使用Service时不提供用户界面，但是如果有特别需要也可以使用WindowManager表现一个悬浮窗口界面。它可以长期在后台运行，进程优先级较高，不会轻易被系统回收，也不受Activity切换的影响。其特点如下：a) 比Activity的优先级高，在后台运行时不会非常容易被系统Kill掉。b) 它没有UI界面，但是特殊情况可以使用WindowManager创建窗口。c) 可以在不同应用中进行通信。2.2.4 BroadcastReceiverBroadcastReceiver是用于接收广播的模块，广播是一种同时通知多个对象的事件
33、通知机制6。类似日常生活中的广播，可以允许多个人同时收听，也运行不收听。BroadcastReceiver可以被注册在Androidmanifest.xml文件中，也可以在代码中使用Context.registerReceiver()来进行注册。当一个BroadcastReceiver被出发时，系统会根据选择来启动相应的程序。2.3 本章小结本章首先对Android的系统架构进行详细的层次化分析，对Android中常用的几个组件进行简单的介绍，特别对Android的Activity进行详细介绍，介绍了其生命周期和他的Activity栈结构。第3章 MyPaint笔刷引擎原理简介3.1 MyPa
34、int介绍MyPaint是一款开源的、为画家开发软件。他支持丰富的模拟自然绘画的笔刷，性能非常的好，而且它可以很好的支持笔的压力和角度，能最大程度上模拟出自然绘画的效果。MyPaint笔刷引擎的高性能和出色的绘画效果，其引擎已被很多其他绘图软件采用，如PostworkShop，Pixelmator等。图 3.1 MyPaint常见的一些笔刷效果MyPaint支持的一些常见笔刷效果如图3.1所示：3.2 MyPaint笔刷引擎主要结构体介绍在MyPaint笔刷引擎中，含有两个主要的结构，一个为MyPaintBrush，它负责更新当前笔刷参数和加载新的笔刷参数，另一个为MyPaintFixedTi
35、ledSurface，它主要维护当前绘画区域中数据。由于MyPaint的笔刷引擎是由C语言进行开发，为了实现C+中类和继承的效果，它使用结构体和函数指针来进行描述。3.2.1 MyPaintFixedTiledSurface结构介绍 MyPaintFixedTiledSurface的组成结构如图3.2所示：图 3.2 MyPaintFixedTiledSurface组成结构在MyPaintFixedTiledSurface中，包含了名为_MyPaintTiledSurface的结构体，而_MyPaintTiledSurface结构体中又包含了_MyPaintSurface这个结构体。下面将详细
36、介绍这3个结构体的作用。a) MyPaintFixedTiledSurfaceMyPaintFixedTiledSurface维护了整个画布区域的数据，该数据主要包含用户绘画的内容，画布数据为宽为width，长为height，数据类型为uint16_t的矩形区域，这块数据由uint16_t 类型的指针tile_buffer进行维护。为了提高性能，将MyPaintFixedTiledSurface中的数据分割成个多个名为tile的小正方形进行并行处理，小正方形的宽为tile_size，MyPaint中将tile_size大小默认设置为64。tiles_width和tiles_height分别表示
37、画布宽含有小正方形的个数和高含有的个数。在处理画布数据时，都是以tile为最小处理单元。画布数据抽象成图形可表示成图3.3：图 3.3 MyPaintFixedTiledSurface数据抽象形式b) _MyPaintTiledSurface_MyPaintTiledSurface的职责为响应外部请求。tile_request_start为函数指针。当用户需要操作某个tile内的数据时，调用tile_request_start，更新tile_buffer指针指向的位置，使其指向当前需要更新的tile区域的首位置。当前tile处理完毕时调用tile_request_end进行相关请求执行完毕的操
38、作。_OperationQueue为一个map，它的键为需要更新的tile在画布中的x，y坐标，值为所操作的tile需要的外部参数。在_MyPaintTiledSurface中还实现了_MyPaintSurface定义的一些抽象接口。c) _MyPaintSurface_MyPaintSurface是一个抽象数据结构，他定义了一些笔刷引擎中基本的数据处理方法draw_dab和get_color，并在_MyPaintTiledSurface中进行了实现。draw_dab主要负责单个笔触在画布中的渲染。它被定义为一个函数指针，其函数原型为：int mypaint_surface_draw_dab(
39、MyPaintSurface *self, float x, float y, float radius, float color_r, float color_g, float color_b, float opaque, float hardness, float alpha_eraser, float aspect_ratio, float angle, float lock_alpha, float colorize );get_color的功能为获取当前笔触在画布区域中颜色的均值，它也被定义为函数指针，函数原型如下：void mypaint_surface_get_color(MyP
40、aintSurface *self, float x, float y, float radius, float * color_r, float * color_g, float * color_b, float * color_a );destroy作用为释放所用到的数据结构的内存。3.2.2 MyPaintBrush 结构介绍 在MyPaint中笔刷所需的参数被定义在一个后缀名为“myb”的json格式文件内。在MyPaint中一共包含了42个笔刷参数，这里主要介绍其中常用的部分参数意义，下文提到的笔触概念将在下节中详细介绍。 部分参数意义如下：1. opaque：笔刷的透明度，也表示A
41、RGB颜色通道中的alpha通道。2. hardness：表示笔触的硬度，即笔刷中心深色区域的大小。3. dabs_per_basic_radius、dabs_per_actual_radius、dabs_per_second：这三个参数决定一个笔画中单个笔触的密度。4. offset_by_random：单个笔触的位置随机偏移量。5. radius_by_random：单个笔触的半径随机偏移量。6. color_h、color_s、color_v：单个笔触颜色的H、S、V分量。7. smudge：表示该笔刷具有涂抹功能，可以将笔刷颜色与画布中颜色进行混合。8. elliptical_dab_
42、ratio：表示单个笔触的宽和长的比例。9. elliptical_dab_angle：表示单个笔触的旋转角度。MyPaintBrush结构主要如图3.4所示：图 3.4 MyPaintBrush结构图 states数组保存当前笔触在画布中的状态，states中的内容会随着笔画的变化而变化。states保存的状态包括：笔的压力、笔触的半径、笔触的位置、笔触的颜色、笔触的旋转角度和笔触的宽高比等。 RngDouble是一个随机数生成器。用于产生笔画过程中需要用到的随机数。 Settings数组保存从笔刷的json文件中解析出来的参数，基本参数保存在base_value中，其他的一些input参数
43、保存在ControlPoints中，这些input参数会和当前笔触的参数进行线性运算，运算结果保存到数组settings_value中。3.3 MyPaint笔刷引擎工作原理3.3.1 MyPaint的基本绘制单位笔触在MyPaint中一个基本绘制单位被称做“dab”，转换成中文可以被称作笔触。在绘画过程中，一个笔画是由许多连续的笔触构成。一个基本笔触如图3.5所示：图 3.5 笔触图将一个笔画和笔触间距放大可以看出，一个笔画是由于许多连续的笔触构成，如图3.6所示：图 3.6 笔画放大图笔触被radius、opaque、hardness、aspect_ration和angle这5个参数所定义
44、：1. radius表示笔触的半径。2. opaque表示笔触中心点的透明度。3. hardness表示笔触的透明度淡出程度和离笔触中心点距离的关系。其关系如图3.7所示：图 3.7 hardness与opaque关系图 图3.7中，d表示离笔触中心点的距离，笔触的透明度随着离中心点的距离平方的变化呈两段线性减小的改变。从上图可以看出hardness的大小在0到1之间。opacity随着不同的d变化结果如图3.8所示：图 3.8 笔触透明度在不同hardness和d的分布 hardness小的笔触可以用来绘制一些有喷枪效果比刷，具有边界模糊的效果。如图3.9所示：图 3.9 喷枪效果笔刷4.
45、在MyPaint中笔触不全是正圆形，它也可以被表示为椭圆形。参数aspect_ration和angle被用来定义一个椭圆形的笔触。如图3.10所示：图 3.10 椭圆形笔触 aspect_ratio为椭圆长轴和短轴的比，aspect_ratio等于a/r。angle为当前椭圆旋转角度，angle等于。计算椭圆形笔触的透明度比正圆形的要复杂点，不过原理是一样的。计算椭圆形笔触透明度的伪代码如下： cs = cos(angle/360*2*pi); sn = sin(angle/360*2*pi); for each pixel: dx = pixel.x - x dy = pixel.y - y dyr = (dy*cs-dx*sn)*aspect_ratio; dxr = (dy*sn+dx*cs); dd = (dyr*dyr + dxr*dxr) / (radius*radius); if dd 1: opa = 0 else if dd hardness: opa = dd + 1-(dd/hardness); else opa = hardness/(1-hardness)*(1-dd); pixel_opacity = opa * opaque;椭圆形笔触的笔刷效果如图3.11所示：
