【Android UI】Path 测量 PathMeasure ④ ( 使用 PathMeasure 绘制沿曲线运动的图像并且其朝向始终向前 | 根据切点计算曲线运动的朝向 )

韩曙亮

发布于 2023-03-30 16:00:13

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发布于 2023-03-30 16:00:13

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一、根据切点计算曲线运动的朝向

在【Android UI】Path 测量 PathMeasure ③ ( 使用 PathMeasure 绘制沿曲线运动的小球 ) 博客中，使用 PathMeasure 完成了一个沿曲线运动的小球，但是如果绘制的是矩形，就需要使用 getPosTan 函数的切线返回值。

1、getPosTan 函数 ★

getPosTan 函数作用是获取指定长度位置的坐标点以及该点对应切线的值 ;

getPosTan 函数原型 :

open fun getPosTan(
    distance: Float, 
    pos: FloatArray!, 
    tan: FloatArray!
): Boolean

Pins distance to 0 <= distance <= getLength(), 
and then computes the corresponding position and tangent. 

Returns false if there is no path, or a zero-length path was specified, 
in which case position and tangent are unchanged.

将距离固定到0<=距离<=getLength（），
然后计算相应的位置和切线。

如果没有路径或指定了零长度路径，则返回false，
在这种情况下，位置和切线不变。

distance: Float 参数 : 沿当前轮廓进行采样的距离 ;

The distance along the current contour to sample

pos: FloatArray! 参数 : 如果不为null，则返回采样位置（x==[0]，y==[1]） ;

If not null, returns the sampled position (x==[0], y==[1])

tan: FloatArray! 参数 : 如果不为null，则返回采样的切线（x==[0]，y==[1]）;

If not null, returns the sampled tangent (x==[0], y==[1])

Boolean 返回值 : 如果没有与此度量值对象关联的路径，则为false ;

false if there was no path associated with this measure object

pos: FloatArray! 和 tan: FloatArray! 这两个数组 , 适用于接收返回值的 , 并不是用于参数传递 ;

只有曲线找切线才有意义 , 直线的切线直接就是 ( 0, 0 ) 坐标 ;

下图中 , 蓝色是圆形的曲线 , 红色点是曲线上的点 , 则绿色点就是获取的 tan: FloatArray 参数值 , 该点是曲线的圆心 , 与曲线上的点连接 , 垂直与切线 ;

2、根据切点计算曲线运动的朝向

在图中标注 pos 位置坐标（x，y），绿色点是切点坐标。

正切函数公式：

\tan \theta = \cfrac{y}{x}

2 \pi

是 360度，

\pi

对应180度，

1 弧度等于

\cfrac{180}{\pi}

角度。

上述

\theta

是弧度，如果转为角度，需要乘以

\cfrac{180}{\pi}

。

使用 Java 中的 Math.atan2 函数计算弧度，代码为：

Math.atan2(tan[1], tan[0])

计算弧度对应的角度，代码为：

Math.atan2(tan[1], tan[0]) * 180 / Math.PI

计算出

\theta

角度后，需要将黑色的矩形进行旋转，这里直接旋转该角度即可。

计算切线角度完整代码：

        // 计算切线角度
        float degree = (float) (Math.atan2(tan[1], tan[0]) * 180 / Math.PI);

设置绘图的矩阵参数：

        // 设置绘图矩阵
        Matrix matrix = new Matrix();
        matrix.reset();
        // 根据切线角度旋转图片
        matrix.postRotate(degree, mBitmap.getWidth() / 2, mBitmap.getHeight() / 2);
        // 设置图片绘制位置, 保证图片中心处于曲线上
        matrix.postTranslate(pos[0] - mBitmap.getWidth() / 2, pos[1] - mBitmap.getHeight() / 2);

绘制图片：

        // 在该特定点绘制圆形
        canvas.drawBitmap(mBitmap, matrix, mPaint);

二、代码示例

package kim.hsl.paintgradient.pathmeasure;

import android.content.Context;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
import android.graphics.LinearGradient;
import android.graphics.Matrix;
import android.graphics.Paint;
import android.graphics.Path;
import android.graphics.PathMeasure;
import android.graphics.RectF;
import android.graphics.Shader;
import android.util.AttributeSet;
import android.util.Log;
import android.view.View;

import androidx.annotation.Nullable;

import kim.hsl.paintgradient.R;

public class PathMeasureView extends View {

    public static final String TAG = "PathMeasureView";

    /**
     * 画笔工具
     * 线性渐变渲染 需要设置给该 画笔工具
     */
    private Paint mPaint;

    private Bitmap mBitmap;

    /**
     * 曲线上的点
     */
    private float[] pos = {0F, 0F};
    
    /**
     * 曲线上点的切点
     */
    private float[] tan = {0F, 0F};

    /**
     * 前进百分比, 0F ~ 1F
     */
    private float mProgress;

    public PathMeasureView(Context context) {
        this(context, null);
    }

    public PathMeasureView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {
        this(context, attrs, 0);
    }

    public PathMeasureView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        initPaint();
        mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(context.getResources(), R.drawable.ic_launcher);
        Log.i(TAG, "mBitmap : " +mBitmap);
    }

    /**
     * 初始化 画笔工具, 主要是设置该画笔的渲染
     */
    private void initPaint() {
        mPaint = new Paint();
        mPaint.setAntiAlias(true);
        mPaint.setColor(Color.BLUE);
        mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
    }

    @Override
    protected void onSizeChanged(int width, int height, int oldWidth, int oldHeight) {
        super.onSizeChanged(width, height, oldWidth, oldHeight);
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);

        // 每次前进千分之五
        mProgress += 0.005;
        // 到达结束点后, 继续循环运动
        if (mProgress >= 1) mProgress = 0;

        canvas.drawColor(Color.WHITE);
        canvas.translate(getWidth() / 2, getHeight() / 2);

        // 绘制的 Path
        Path path = new Path();

        // 绘制圆形
        path.addCircle(0, 0, 300, Path.Direction.CW);
        canvas.drawPath(path, mPaint);

        // 圆形曲线测量
        PathMeasure pathMeasure = new PathMeasure(path, false);

        // 获取特定点的 坐标 以及 切点
        pathMeasure.getPosTan(pathMeasure.getLength() * mProgress, pos, tan);

        // 计算切线角度
        float degree = (float) (Math.atan2(tan[1], tan[0]) * 180 / Math.PI);

        // 设置绘图矩阵
        Matrix matrix = new Matrix();
        matrix.reset();
        // 根据切线角度旋转图片
        matrix.postRotate(degree, mBitmap.getWidth() / 2, mBitmap.getHeight() / 2);
        // 设置图片绘制位置, 保证图片中心处于曲线上
        matrix.postTranslate(pos[0] - mBitmap.getWidth() / 2, pos[1] - mBitmap.getHeight() / 2);

        // 在该特定点绘制圆形
        canvas.drawBitmap(mBitmap, matrix, mPaint);

        // 触发下一次绘制
        invalidate();
    }

}