Qt 绘图进阶之一：图片绘图类QPixmap、QImage、QPicture

绘图设备是指继承 QPaintDevice 的子类，你可以使用 QPainter 直接在其上面绘制图形，Qt 一共提供了四个这样继承 QPaintDevice 的绘图设备类，分别是：QPixmap、QBitmap、QImage和 QPicture。其中：

• QPixmap专门为图像在屏幕上的显示做了优化；
• QBitmap是 QPixmap 的一个子类，它的色深限定为 1，你可以使用 QPixmap 的 isQBitmap() 函数来确定这个 QPixmap 是不是一个 QBitmap；
• QImage专门为图像的像素级访问做了优化；
• QPicture则可以记录和重现 QPainter 的各条命令；

下面我们将分两部分介绍这四种绘图设备。

一、QPixmap

QPixmap 继承了QPaintDevice，因此，可以使用 QPainter 直接在上面绘制图形。QPixmap 也可以接受一个字符串作为一个文件的路径来显示这个文件，比如想在程序之中打开 png、jpeg 之类的文件，就可以使用 QPixmap。使用 QPainter 的drawPixmap()函数可以把这个文件绘制到一个 QLabel、QPushButton 或者其他的设备上面。QPixmap 是针对屏幕进行特殊优化的，因此，它与实际的底层显示设备息息相关。注意，这里说的显示设备并不是硬件，而是操作系统提供的原生的绘图引擎。所以，在不同的操作系统平台下，QPixmap 的显示可能会有所差别。

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    
    // Pixmap绘图设备，对显示做了优化
    // 指定宽高
    QPixmap pix(300, 300);
    
    // 填充颜色
    pix.fill(Qt::white);
    
    // 创建画家,并画一个圆
    QPainter painter(&pix);
    painter.setPen(QPen(Qt::green));
    painter.drawEllipse(QPoint(50,50), 50, 50);
    
    // 保存
    pix.save(/*路径*/);
}

二、QBitmap

QBitmap 继承自 QPixmap，因此具有 QPixmap 的所有特性，提供单色图像。QBitmap 的色深始终为 1。色深这个概念来自计算机图形学，是指用于表现颜色的二进制的位数。计算机里面的数据都是使用二进制表示的，为了表示一种颜色，也会使用二进制，比如要表示 8 种颜色，需要用 3 个二进制位，这时就说色深是 3。因此，所谓色深为 1，也就是使用 1 个二进制位表示颜色。1 个位只有两种状态：0 和 1，因此它所表示的颜色就有两种，黑和白。所以说，QBitmap 实际上是只有黑白两色的图像数据。由于 QBitmap 色深小，因此只占用很少的存储空间，所以适合做光标文件和笔刷。

三、QImage

QPixmap 使用底层平台的绘制系统进行绘制，无法提供像素级别的操作，而 QImage 则是使用独立于硬件的绘制系统，实际上是自己绘制自己，因此提供了像素级别的操作，并且能够在不同系统之上提供一个一致的显示形式。

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    
    // QImage绘图设备，可以对像素访问
    // 指定宽高
    QImage img(300, 300, QImage::Format_RGB32);
    
    // 填充颜色
    img.fill(Qt::white);
    
    // 创建画家,并画一个圆
    QPainter painter(&img);
    painter.setPen(QPen(Qt::green));
    painter.drawEllipse(QPoint(50,50), 50, 50);
    
    // 保存
    img.save(/*路径*/);
}

使用 QImage 对像素进行访问：

void PaintWidget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    QPainter painter(this);
    
    // 利用QImage对像素进行修改
    QImage image(300, 300, QImage::Format_RGB32);

    //将图片背景填充为白色
    image.fill(Qt::white);

    //改变指定区域的像素点的值
    for(int i=50; i<100; ++i)
    {
        for(int j=50; j<100; ++j)
        {
            QRgb value = qRgb(255, 0, 0);
            image.setPixel(i, j, value);
        }
    }

    //将图片绘制到窗口中
    painter.drawImage(QPoint(0, 0), image);
}

四、QPicture

QPicture 是一个可以记录和重现 QPainter 命令的绘图设备。QPicture 将 QPainter 的命令序列化到一个 IO 设备，保存为一个平台独立的文件格式。这种格式有时候会是 “元文件(meta-files)”。Qt 的这种格式是二进制的，不同于某些本地的元文件，Qt 的 pictures 文件没有内容上的限制，只要是能够被 QPainter 绘制的元素，不论是字体还是 pixmap，或者是变换，都可以保存进一个 picture中。QPicture 是平台无关的，因此它可以使用在多种设备之上，比如 svg、pdf、ps、打印机或者屏幕。回忆上文所说的 QPaintDevice，实际上是说可以有 QPainter 绘制的对象。QPicture 使用系统的分辨率，并且可以调整 QPainter 来消除不同设备之间的显示差异。
如果要记录下 QPainter 的命令，首先要使用QPainter::begin()函数，将 QPicture 实例作为参数传递进去，以便告诉系统开始记录，记录完毕后使用QPainter::end()命令终止。

// 保存命令
Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    
    // QPicture绘图设备，记录和重现绘图指令
    QPicture pic;
    
    // 创建画家
    QPainter painter;
    
    // 开始绘制
    painter.begin(&pic);
    
    painter.setPen(QPen(Qt::green));
    painter.drawEllipse(QPoint(50,50), 50, 50);
    
    // 结束绘制
    painter.end();
    
    // 保存到磁盘
    pic.save(/*路径*/);
}

// 重现命令
void PaintWidget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    QPicture pic;
    
	//将保存的绘图动作重新绘制到设备上
    pic.load("D:\\drawing.pic");
    
    QPainter painter;
    painter.drawPicture(200, 200, pic);
}

五、QImage与pixmap的区别

1、QPixmap 主要是用于绘图，针对屏幕显示而最佳化设计，QImage 主要是为图像 I/O、图片访问和像素修改而设计的。

2、QPixmap 依赖于所在的平台的绘图引擎，故例如反锯齿等一些效果在不同的平台上可能会有不同的显示效果，QImage 使用 Qt 自身的绘图引擎，可在不同平台上具有相同的显示效果。

3、目前的 Qt 会把 QPixmap 都存储在 graphics memory 中，QImage 是存储在客户端的，是独立于硬件的。在 X11, Mac 以及 Symbian平台上，QPixmap 是存储在服务器端，而 QImage 则是存储在客户端，所以 QPixmap 上绘图比较慢，但显示它则比较快。但在 Windows 平台上，QPixmap 和 QImage 都是存储在客户端，并不使用任何的 GDI 资源，所以可能看起来并没有多大区别。

4、由于 QImage 是独立于硬件的，也是一种 QPaintDevice，因此我们可以在另一个线程中对其进行绘制，而不需要在 GUI 线程中处理，使用这一方式可以很大幅度提高 UI 响应速度。而 QPixmap 不可以使用在子线程中加载图片。

5、QImage 可通过 setPixpel() 和 pixel() 等方法直接存取指定的像素。

当图片小的情况下，直接用 QPixmap 进行加载，画图时无所谓，当图片大的时候如果直接用 QPixmap 进行加载，会占很大的内存，一般一张几十 K 的图片，用 QPixmap 加载进来会放大很多倍，所以一般图片大的情况下，用 QImage 进行加载，然后转成 QPixmap 绘制。QPixmap 绘制性能是最好的。

所以当绘画大图片时候，此时最好先使用 QImage 进行加载，因为 QImage 本身主要是为图像 I/O、图片访问和像素修改而设计的，它可以实现对图片旋转、缩放等。然后通过 QPixmap 实现绘图。

六、QPixmap与QImage相互转换

QImage image = pixmap.toImage()；
QPixmap pixmap = QPixmap::fromImage(image);

七、视频显示的用法

QImage 准备好图像数据：

QImage nImage((uchar *)mAVFrameRGB->data[0], mTargetWidth, mTargetHeight, QImage::Format_RGB888);
emit displayImage(nImage); // 发送图片，显示图片

QPixmap 用于绘图显示数据：

void SatVideoWidget::showImage(QImage nImage){
    nImage = nImage.scaled(640*0.8, 480*0.8, Qt::KeepAspectRatio);
    mImageLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(nImage));
    qDebug("[D]Lin >> The VideoWidget Debug!==");
}

// ```cpp
// 2、在paintEvent()中直接画
void MyWindow::paintEvent(QPaintEvent*)
{
    QPainter paint(this);
    paint.drawImage(0,0,*image);
}