🔧 角度/高度选择器控件 for .NET

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Updated on Mar. 5, 2018

简介

Adobe Photoshop有两个专业的控件：角度选择器和角度与高度选择器，如图1所示.

图1 两种控件外观

这么可爱的控件，当然要拿来了. 仿制这两个控件很简单，一点点基本的数学知识就足够应付.

基础知识

勾股定理

勾股定理是老祖宗传下的数学神器. 以图2的直角三角形为例，它可以通过对边 \(c\)、邻边 \(b\) 计算斜边 \(a\)，\(a^2=b^2+c^2\).

图2 一个直角三角形

单位圆

如图3所示的单位圆是以 \((0,0)\) 为圆心，半径为 \(1\) 的圆. 单位圆上，角度 \(0^\circ\) 的点从 \((1,0)\) 开始，按逆时针方向沿单位圆移动. 因此，\(90^\circ\) 是 \((0,1)\)，\(180^\circ\) 是 \((-1,0)\)，\(270^\circ\) 是 \((0,-1)\)，\(360^\circ\) 和 \(0^\circ\) 重合.

图3 一个单位圆

三角函数

三个基本的三角函数用于从角度计算各边比值：正弦函数 \(\sin(x)\)、余弦函数 \(\cos(x)\) 和正切函数 \(\tan(x)\)，假设图2中 \(\angle BCA=\theta\)，那么 \(\sin(\theta)=\dfrac{c}{a}\)，\(\cos(\theta)=\dfrac{b}{a}\)，\(\tan(\theta)=\dfrac{c}{b}\). 与它们对应的反三角函数则是已知比值计算角度.

实现

点和角度的函数

下面这两个函数用于计算点和角度，这对我要完成的两个控件来说很重要. 一个函数把角度转换为点，另一个完成相反的功能，把点转换为角度.

第一个函数 DegreesToXY：

private PointF DegreesToXY(float degrees, float radius, Point origin) 
{ 
  PointF xy = new PointF(); 
  double radians = degrees * Math.PI / 180.0; 
  xy.X = (float)Math.Cos(radians) * radius + origin.X; 
  xy.Y = (float)Math.Sin(-radians) * radius + origin.Y; 
  return xy; 
} 

注意

代码中用到的是 $-y$，这是因为在 GDI+ 的画布上，$y$ 轴向下为正方向.

第二个函数 XYToDegrees ：

private float XYToDegrees(Point xy, Point origin) 
{ 
  double angle = 0.0; 
  if (xy.Y < origin.Y) 
  { 
    if (xy.X > origin.X) 
    { 
      angle = (double)(xy.X - origin.X) / (double)(origin.Y - xy.Y); 
      angle = Math.Atan(angle); 
      angle = 90.0 - angle * 180.0 / Math.PI; 
    } 
    else if (xy.X < origin.X) 
    { 
      //如此这般 
    } 
  } 
  else if (xy.Y > origin.Y) 
  { 
    //如此这般 
  } 
  if (angle > 180) angle -= 360; //控制角度范围 
  return (float)angle; 
} 

这个函数通过检查鼠标相对中心点的位置，确定它所在象限. 一旦知道了象限，就可以利用反三角函数计算出角度. 如果角度大于 \(180^\circ\)，则减去 \(360^\circ\). 这样就和Photoshop一样，把角度控制在 \(-180^\circ\) 和 \(180^\circ\) 之间.

绘制控件

这两个控件的背景相同：

• 用宽度为2的Pen绘制外圈圆
• 用 40% 不透明度的白色填充
• 控件中心是 3×3 像素的正方形

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e) 
{ 
  //... 
   
  //Draw 
  g.SmoothingMode = SmoothingMode.AntiAlias; 
  g.DrawEllipse(outline, drawRegion); 
  g.FillEllipse(fill, drawRegion); 
   
  //...
   
  g.SmoothingMode = SmoothingMode.HighSpeed;  
  g.FillRectangle(Brushes.Black, originSquare); 
   
  //... 
} 

在绘制圆圈时把SmoothMode属性设置为AntiAlias（抗锯齿），这样看起来既光滑又专业. 但是如果画正方形时也用抗锯齿，就会显得模糊难看，所以画正方形的时候要把SmoothMode改为HighSpeed（高速），这样画出的正方形边缘整齐犀利. 根据控件不同，光标也有不同绘制方法，不多说. 角度选择器比较简单，只需要从圆心到DegreesToXY函数返回的点连一条直线即可. 角度与高度选择器则是在这点上绘制一个 1×1的矩形，然后在周围绘制一个十字型光标.

处理用户点击

有了XYToDegrees函数，处理用户点击变得特别简单. 为了让控件用起来和Photoshop一模一样，需要设置MouseDown和MouseMove事件. 这样，各项数值将实时更新. 这里要用到一个辅助函数：

private int findNearestAngle(Point mouseXY) 
{ 
  int thisAngle = (int)XYToDegrees(mouseXY, origin); 
  if (thisAngle != 0) 
    return thisAngle; 
  else 
    return -1; 
} 

高度控件需要额外的处理，就是找到中心点和鼠标点击点的距离：

private int findAltitude(Point mouseXY) 
{ 
  float distance = getDistance(mouseXY, origin); 
  int alt = 90 - (int)(90.0f * (distance / origin.X)); 
  if (alt < 0) alt = 0; 
  return alt; 
} 

在Photoshop中，鼠标点击在圆心时，高度为90，在边缘处则为0. 这样，可以通过找到点击点到圆心距离和半径高度比值来计算出高度. 然后，用90减去这个值.

自定义事件

为了让控件更加专业，需要控件能够在数值发生变化时以编程方式进行提醒. 例如，像这样给角度变化添加一个事件：

public delegate void AngleChangedDelegate(); 
public event AngleChangedDelegate AngleChanged; 

每次变更Angle属性时，调用AngleChanged()就可以触发这个事件了.

下载

Demo：点击下载

源代码：点击下载

The End. \(\Box\)