EGE基础入门篇（六）：基本图形
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一、EGE提供的基本图形
EGE绘制图形相关库函数文档 https://xege.org/manual/api/draw/index.htm
EGE提供了如下图所示的一些基本图形，包括 线框图形 和 填充图形 。
在图中，列出了图形所对应的函数，其中函数又分为普通绘图函数和高级绘图函数。
- 高级绘图函数可以绘制出更高质量的图形，可以进行图形反走样，减少图形边缘的锯齿感，并且图形使用的是 ARGB颜色，可以设置透明度。
- 普通绘图函数会忽略颜色透明度，只能使用RGB颜色，没有抗锯齿功能，绘制图的图形边缘有明显的锯齿。
在带来更美观的图形的同时，透明度和反走样也会带来的更大的计算开销。同样大小的图形，高级绘图函数所需的时间可能会是普通绘图函数的1~3倍。一般的绘图耗时较小，影响不大，不会造成帧率的降低。如果是极其复杂的界面绘图，则可能会有些影响。
通常情况下，还是选择高级绘图函数来进行绘制，以此得到高质量的图形。现在的图形界面，基本都进行了反走样处理。
二、 基本图形的绘制
1. 图形样式设置
绘制图形前需要先设置好前景色、填充色、线宽和线型等样式相关的设置，因为这些设置只对之后的图形绘制生效。如果先绘制图形，再设置样式，那么已经绘制出的图形是不会因此而改变样式的。
1.1 设置颜色
可以分别通过 setbkcolor_f()、setcolor() 和 setfillcolor() 来设置背景色、前景色和填充色。
颜色设置对后续所有的绘图都有效，因此不需要频繁设置。 在绘图之前，如果不确定之前的颜色，此时便可以进行颜色设置。设置后就已经明确当前的颜色设置，如果后面连续的绘图都是同样的颜色，则可以不用再设置。
setbkcolor(WHITE); //设置背景色
setcolor(EGERGB(0x30, 0x80, 0xFF); //设置前景色
setfillcolor(EGEARGB(0x80, 0xB0, 0xB0, 0x20)); //设置填充颜色
示例程序
#include <graphics.h>int main()
{initgraph(600, 600, INIT_RENDERMANUAL);setbkcolor(EGERGB(0xFF, 0xFF, 0xFF)); //设置背景色为纯白ege_enable_aa(true); //开启抗锯齿//填充椭圆setfillcolor(EGEACOLOR(0xA0, BLUE));ege_fillellipse(200, 100, 200, 200);//填充矩形setfillcolor(EGEARGB(0xFF, 0xFF, 0x20, 0xA0));ege_fillrect(100, 200, 400, 200);//直线setcolor(EGEACOLOR(0xFF, RED));ege_line(50, 50, 500, 500);//多边形顶点数和顶点坐标int numPoints = 3;ege_point polyPoints[3] = { {560, 460}, {560, 100}, {100, 460} };//填充多边形setfillcolor(EGEARGB(0x50, 0x00, 0x20, 0xFF));ege_fillpoly(numPoints, polyPoints);getch();closegraph();return 0;
}
1.2 设置线宽
调用 setlinewidth() 可以设置线条宽度。(EGE19.01及之前的版本需要在setlinewidth()之后调用一次setcolor()才会生效)
函数声明
void setlinewidth(float width, PIMAGE pimg = NULL);// 设置当前线宽
示例程序
#include <graphics.h>int main()
{initgraph(600, 600, INIT_RENDERMANUAL);setbkcolor(EGERGB(0xFF, 0xFF, 0xFF)); //设置背景色为纯白ege_enable_aa(true); //开启抗锯齿setcolor(EGEACOLOR(0xFF, BLACK)); //设置线条颜色//绘制线宽为1的直线setlinewidth(1);ege_line(20, 20, 300, 200);//绘制线宽为2的直线setlinewidth(2);ege_line(200, 300, 400, 40);//绘制线宽为3的直线setlinewidth(3);ege_line(40, 400, 500, 400);//绘制线宽为4的直线setlinewidth(4);ege_line(300, 300, 400, 300);getch();closegraph();return 0;
}
2. 普通绘图函数与高级绘图函数
普通绘图函数与高级绘图函数的区别就是，普通绘图函数没有抗锯齿功能，并且忽略颜色透明度。这样绘制出来的图形都是不透明的，并且图形边缘有明显的锯齿感，图形很不美观。
高级绘图函数 在绘图时会根据ARGB颜色中的透明度与背景颜色按比例混合，可以有透明效果。并且可以开启抗锯齿，边缘变得平滑，绘图效果较好。
2.1 普通绘图函数的使用
详细内容请阅读：
EGE基础：基础绘图篇
EGE基础：光栅操作篇
普通绘图函数在使用前，需要设置好相应的填充颜色，线条颜色等等。即使不设置，也可以画出图形，只是图形颜色可能不符合。此外，还可以设置线宽等，还有光栅操作码等等设置。
普通绘图函数使用流程：
2.1.1 普通绘图函数示例：色光三原色图
色光三原色是红绿蓝三种色光，其余色光都是这三种色光按不同的比例线性叠加而成。
发光的物体所发出的光的颜色， 是将所有颜色光进行叠加，称为 加色模式 。而屏幕也是发光物体，所以屏幕每一个像素的颜色，是红绿蓝三个分量的简单线性叠加。
如：#FF0000+#00FF00=#FFFF00\text{如：}\mathrm{\#FF0000+\#00FF00=\#FFFF00}如：#FF0000+#00FF00=#FFFF00 如果以原来的设置来进行绘图，那么会以覆盖的方式进行，是得不到混合的效果的，所以应该先用 setwritemode() 把绘图时像素的位操作改为位或，而不是直接赋值，这样就能使颜色叠加。
通过计算三个色圆中心位置，调用 fillellipse() 绘图即可。
完整代码如下：
#include <graphics.h>
#include <cmath>double angleToRadian(double angle)
{return angle * PI / 180.0;
}int main() {//定义窗口大小，以及窗口中心int winWidth = 640, winHeight = 640;int xCenter = winWidth / 2, yCenter = winHeight / 2;initgraph(winWidth, winHeight, INIT_RENDERMANUAL);setbkcolor(EGERGB(0x00, 0x00, 0x00));setwritemode(R2_MERGEPEN); //光栅操作码：使用位或的方式计算目标像素//定义红绿蓝三原色color_t colors[3] = {EGERGB(0xFF, 0x00, 0x00), //红EGERGB(0x00, 0xFF, 0x00), //绿EGERGB(0x00, 0x00, 0xff), //蓝};float circleRadius = 180;float rotationRadius = circleRadius * sqrt(3) / 3;float startAngle = -90;for (int i = 0; i < 3; i++) {float angle = startAngle - i * 360.0 / 3; //计算圆心角度, 因为y轴向下，逆时针是角度减小float radian = angleToRadian(angle); //计算弧度//计算圆中心坐标： x1 = x0 + r * cos(radian), y1 = y0 + r * sin(radian)float cx = xCenter + rotationRadius * cos(radian);float cy = yCenter + rotationRadius * sin(radian);//设置边框和填充颜色setcolor(colors[i]);setfillcolor(colors[i]);fillellipse(cx, cy, circleRadius, circleRadius);}getch();closegraph();return 0;
}
2.1.2 普通绘图函数示例：色料三原色图
色料三原色一般用于颜料，印刷品等，也叫印刷三原色(CMY)，分别是青(Cyan)、品红(Magenta) 和 黄(Yellow) 三种颜色。
颜料本身不发出颜色光，所呈现的颜色是光源中的颜色光被颜料吸收后所剩余的部分，是减色模式。反光物体表现出来的颜色，与照射光的颜色和所吸收的光的颜色有关。
如黄颜料是颜料吸收了白光中的蓝色光，剩余的红光和绿光被反射出来，看到的就是黄色。所以如果色料三种颜色的颜料混合，那么三种色光都会被吸收，显现出来的就是黑色。
所以色料三原色的绘图是将相应的色光除去，因此只要先对应颜色值取反，再和底色位与即可。
通过将色光三原色示例代码中的光栅操作码改为R2_MASKNOTPEN，背景色改为纯白，再调整一下角度，即可得到色料三原色代码。
#include <graphics.h>
#include <cmath>double angleToRadian(double angle)
{return angle * PI / 180.0;
}int main() {//定义窗口大小，以及窗口中心int winWidth = 640, winHeight = 640;int xCenter = winWidth / 2, yCenter = winHeight / 2;initgraph(winWidth, winHeight, INIT_RENDERMANUAL);setbkcolor(EGERGB(0xFF, 0xFF, 0xFF));//光栅操作码：使用先取反再位与的方式计算目标像素setwritemode(R2_MASKNOTPEN); //定义红绿蓝三原色color_t colors[3] = {EGERGB(0xFF, 0x00, 0x00), //红EGERGB(0x00, 0xFF, 0x00), //绿EGERGB(0x00, 0x00, 0xff), //蓝};float circleRadius = 180;float rotationRadius = circleRadius * sqrt(3) / 3;float startAngle = 90;for (int i = 0; i < 3; i++) {float angle = startAngle - i * 360.0 / 3; //计算圆心角度, 因为y轴向下，逆时针是角度减小float radian = angleToRadian(angle); //计算弧度//计算圆中心坐标： x1 = x0 + r * cos(radian), y1 = y0 + r * sin(radian)float cx = xCenter + rotationRadius * cos(radian);float cy = yCenter + rotationRadius * sin(radian);//设置边框和填充颜色setcolor(colors[i]);setfillcolor(colors[i]);fillellipse(cx, cy, circleRadius, circleRadius);}getch();closegraph();return 0;
}2.1.3 普通绘图函数示例：Poly Code图标
图标由同一个平行四边形以60°为旋转角旋转6次而成。我们可以以中心为原点建立坐标系，然后计算出每个平行四边形的顶点坐标。
运行结果如图：
#include <graphics.h>
#include <cmath>//角度转弧度
double angleToRadian(double angle)
{return angle * PI / 180.0;
}//自定义一个Point类，方便运算
typedef struct Point
{float x, y;Point(float x = 0.0f, float y = 0.0f) :x(x), y(y) {}Point operator+ (const Point& point) { return Point(x + point.x, y + point.y); }Point operator- (const Point& point) { return Point(x - point.x, y - point.y); }Point operator* (const float factor) { return Point(x * factor, y * factor); }Point operator/ (const float div) { return Point(x / div, y / div); }
};int main() {//定义窗口大小，以及窗口中心int winWidth = 640, winHeight = 640;int xCenter = winWidth / 2, yCenter = winHeight / 2;initgraph(winWidth, winHeight, INIT_RENDERMANUAL);setbkcolor(EGERGB(0xFF, 0xFF, 0xFF));//设置边框线条不绘制setlinestyle(NULL_LINE);//暗色圆底float circleRadius = 180;setfillcolor(EGERGB(70, 60, 60));fillellipse(xCenter, yCenter, circleRadius, circleRadius);double lenOfSide = circleRadius / 2.0; //六边形边长取底圆半径的一半float rotationAngle = 60;double offsetAngle = rotationAngle / 2;int numPoints = 4;int pointsCoord[4 * 2];color_t colors[6] = {HSVtoRGB(0, 0.84, 0.92), HSVtoRGB(35, 0.87, 0.96), HSVtoRGB(55, 1.0, 1.0),HSVtoRGB(100, 0.62, 0.74), HSVtoRGB(210, 0.65, 0.75), HSVtoRGB(300, 0.48, 0.62),};Point p[5];//计算第一次需要利用的到的历史坐标点p[0] = Point(lenOfSide * cos(angleToRadian(-rotationAngle - offsetAngle)), lenOfSide * sin(angleToRadian(-rotationAngle - offsetAngle)));p[4] = Point(lenOfSide * cos(angleToRadian(-rotationAngle + offsetAngle)), lenOfSide * sin(angleToRadian(-rotationAngle + offsetAngle)));p[3] = p[0] + (p[4] - p[0]) * 4.0f / 3.0f;for (int i = 0; i < 6; i++) {double angle = i * rotationAngle;//直接取上次计算好的坐标。(利用到上次的P0,P3,P4)Point lastP4 = p[4];p[4] = lastP4 - p[0];p[0] = lastP4;p[1] = p[3];//利用现有点计算P2, P3新坐标p[2] = p[1] + (p[4] - p[0]) * 4.0 / 3;p[3] = p[2] + (p[0] - p[1]);//转换到窗口坐标系for (int i = 0; i < numPoints; i++) {pointsCoord[2 * i] = roundf(xCenter + p[i].x);pointsCoord[2 * i + 1] = roundf(yCenter - p[i].y);}//设置颜色setfillcolor(colors[i]);fillpoly(numPoints, pointsCoord);}//恢复线条绘制setlinestyle(SOLID_LINE);getch();closegraph();return 0;
}
2.2 高级绘图函数的使用
详细内容请阅读： EGE基础：高级绘图篇
高级绘图函数是一系列命名带有 ege_ 前缀的绘图函数。
普通绘图函数的使用很简单，传入正确的参数调用即可。而高级绘图函数有抗锯齿的功能，这个是默认不开启的，需要进行设置。
高级函数使用流程
流程如下图所示，相比普通绘图函数仅仅多了一个抗锯齿的设置，并且抗锯齿设置并不是必需的，可以不设置，这时就如果普通绘图函数一样的使用方法。在创建窗口后设置一次即可将窗口的抗锯齿功能打开，不需要对窗口多次调用ege_enable_aa()。
但是有一个需要注意， 由于高级绘图函数使用的是ARGB颜色，所以当颜色的透明度为0时将看不到绘制出的图形。 使用前确保颜色的透明度不为0。
由于EGE19.01及之前的版本，将RGB颜色定义为透明度为0的ARGB颜色，所以直接设置为RGB颜色时，高级绘图函数绘制出的图形是看不到的，需要使用 EGEACOLOR() 为其设置透明度。或者使用 EGEARGB() 直接定义ARGB颜色。
setfillcolor(EGEACOLOR(0xFF, BLUE)); //设置ARGB填充颜色，利用EGEACOLOR设置RGB颜色透明度
setcolor(EGEARGB(0x80, 0xFF, 0x80, 0xA0)); //设置ARGB前景色
2.2.1 高级绘图函数使用示例：简单图形
以下为高级绘图函数的使用示例，可以看到，除了多了一个抗锯齿的设置 ege_enable_aa() 外，其它使用和普通绘图函数没有区别。
#include <graphics.h>int main()
{initgraph(500, 500, INIT_RENDERMANUAL);setbkcolor(EGERGB(0xFF, 0xFF, 0xFF)); //设置背景色为纯白//步骤一：开启抗锯齿(可不设置，默认为不开启)ege_enable_aa(true); //步骤二：绘制前设置好相应的ARGB颜色//步骤三：调用高级绘图函数//黄色三角形setfillcolor(EGEARGB(0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x00));int numPoints = 3;ege_point polyPoints[3] = { {100, 100}, {100, 400}, {400, 400} };ege_fillpoly(numPoints, polyPoints);//蓝色正方形左上角(100, 200)，边长200setfillcolor(EGEARGB(0xFF, 0x00, 0x80, 0xFF));ege_fillrect(100, 200, 200, 200);//品红色的半透明圆setfillcolor(EGEARGB(0x80, 0xFF, 0x00, 0xFF));ege_fillellipse(200, 100, 200, 200);getch();closegraph();return 0;
}
2.2.2 高级绘图函数使用示例：Poly Code图标
我们将用普通绘图函数绘制的Poly Code图标改为用高级绘图函数绘制。
除了开启抗锯齿外，还需要将RGB颜色改为对应的ARGB颜色，透明度为255。
运行结果如图：
通过和普通绘图函数绘制出的Poly Code图标对比，可以看到高级绘图函数绘制的图形质量更高。
#include <graphics.h>
#include <cmath>//角度转弧度
double angleToRadian(double angle)
{return angle * PI / 180.0;
}//自定义一个Point类，方便运算
typedef struct Point
{float x, y;Point(float x = 0.0f, float y = 0.0f) :x(x), y(y) {}Point operator+ (const Point& point) { return Point(x + point.x, y + point.y); }Point operator- (const Point& point) { return Point(x - point.x, y - point.y); }Point operator* (const float factor) { return Point(x * factor, y * factor); }Point operator/ (const float div) { return Point(x / div, y / div); }
};int main() {//定义窗口大小，以及窗口中心int winWidth = 640, winHeight = 640;int xCenter = winWidth / 2, yCenter = winHeight / 2;initgraph(winWidth, winHeight, INIT_RENDERMANUAL);ege_enable_aa(true);setbkcolor(EGERGB(0xFF, 0xFF, 0xFF));//设置边框线条不绘制setlinestyle(NULL_LINE);//暗色圆底float circleRadius = 180;setfillcolor(EGEARGB(255, 70, 60, 60));ege_fillellipse(xCenter - circleRadius, yCenter - circleRadius, 2 * circleRadius, 2 * circleRadius);double lenOfSide = circleRadius / 2.0; //六边形边长取底圆半径的一半float rotationAngle = 60;double offsetAngle = rotationAngle / 2;int numPoints = 4;ege_point pointsCoord[4];color_t colors[6] = {HSVtoRGB(0, 0.84, 0.92), HSVtoRGB(35, 0.87, 0.96), HSVtoRGB(55, 1.0, 1.0),HSVtoRGB(100, 0.62, 0.74), HSVtoRGB(210, 0.65, 0.75), HSVtoRGB(300, 0.48, 0.62),};Point p[5];//计算第一次需要利用的到的历史坐标点p[0] = Point(lenOfSide * cos(angleToRadian(-rotationAngle - offsetAngle)), lenOfSide * sin(angleToRadian(-rotationAngle - offsetAngle)));p[4] = Point(lenOfSide * cos(angleToRadian(-rotationAngle + offsetAngle)), lenOfSide * sin(angleToRadian(-rotationAngle + offsetAngle)));p[3] = p[0] + (p[4] - p[0]) * 4.0f / 3.0f;for (int i = 0; i < 6; i++) {double angle = -i * rotationAngle;//直接取上次计算好的坐标。(利用到上次的P0,P3,P4)Point lastP4 = p[4];p[4] = lastP4 - p[0];p[0] = lastP4;p[1] = p[3];//利用现有点计算P2, P3新坐标p[2] = p[1] + (p[4] - p[0]) * 4.0 / 3;p[3] = p[2] + (p[0] - p[1]);//转换成多边形的实际坐标for (int i = 0; i < numPoints; i++) {pointsCoord[i].x = xCenter + p[i].x;pointsCoord[i].y = yCenter - p[i].y;}//设置颜色，绘制多边形setfillcolor(EGEACOLOR(255, colors[i]));ege_fillpoly(numPoints, pointsCoord);}getch();closegraph();return 0;
}
3. 抗锯齿绘图示例
设置启用抗锯齿后，高级绘图函数绘制图形时会进行抗锯齿处理，减弱图形边缘的锯齿感，得到更高质量的图形。
太极图
可以看到，高级绘图函数绘制出的图形的边缘看上去是十分光滑的，没有普通绘图函数那种严重的锯齿感。
#include <graphics.h>
#include <cmath>//以(cx, cy)为中心的圆环，外圆半径为outerRad, 颜色为outerColor,内圆半径为innerRad, 颜色为innerColor
void annulus(float cx, float cy, float outerRad, color_t outerColor, float innerRad, color_t innerColor);//以(cx, cy)为中心绘制半径为radius的角度为angle的太极图
void taichi(float cx, float cy, float radius, float angle);int main() {initgraph(640, 640, INIT_RENDERMANUAL);setbkcolor(WHITE);//开启抗锯齿，使圆更平滑ege_enable_aa(true);float angle = 0; //旋转角度//绘制太极图taichi(320, 320, 200, angle);getch();closegraph();return 0;
}//圆环
void annulus(float cx, float cy, float outerRad, color_t outerColor, float innerRad, color_t innerColor)
{//绘制外圆setfillcolor(outerColor);ege_fillellipse(cx - outerRad, cy - outerRad, 2 * outerRad, 2 * outerRad);//绘制内圆setfillcolor(innerColor);ege_fillellipse(cx - innerRad, cy - innerRad, 2 * innerRad, 2 * innerRad);
}void taichi(float cx, float cy, float radius, float angle)
{float left = cx - radius, top = cy - radius;float width = 2 * radius, height = 2 * radius;color_t colWhite = EGEACOLOR(0xFF, WHITE), colBlack = EGEACOLOR(0xFF, BLACK);//白半圆setfillcolor(colWhite);ege_fillpie(left, top, width, height, angle + 90, 180);//黑半圆setfillcolor(colBlack);ege_fillpie(left, top, width, height, angle - 90, 180);//鱼眼中心偏移位置float radian = (angle + 90) * PI / 180;float dx = radius / 2 * cos(radian), dy = radius / 2 * sin(radian);//黑鱼头部annulus(cx + dx, cy + dy, radius / 2, colBlack, radius / 6, colWhite);//白鱼头部annulus(cx - dx, cy - dy, radius / 2, colWhite, radius / 6, colBlack);//太极黑边框setlinewidth(2);setcolor(colBlack);ege_ellipse(left, top, 2 * radius, 2 * radius);
}4. 填充图形的边框
4.1 填充图形是否有边框
普通绘图函数 ：除了 bar() 之外，其余填充图形的都带有边框。
高级绘图函数 ：填充图形都无边框。
| 普通绘图函数 | 高级绘图函数 |
|---|---|
|
|
|
| 带边框 | 不带边框 |
4.2 普通绘图函数边框设置
边框线宽可以通过 setlinewidth() 设置。边框颜色可以通过 setcolor() 设置。
(ege20.08之前的版本中，setlinewidth设置之后需要再调用一次setcolor才有效)
普通绘图函数的填充图形默认有边框，所有不仅要设置填充颜色，还需要设置前景色。
setfillcolor(); //设置填充颜色
setcolor(); //设置边框颜色fillellipse(); //绘制带边框的填充圆
4.2.1 普通填充图形取消边框绘制
如果想取消普通图形的边框绘制，可以先使用 setlinestyle() 设置线型为 NULL_LINE ，再使用普通绘图函数绘制填充图形，这样填充图形的线条就不会被绘制出来。
但是这个设置会使得之后的所有线条都不会被绘制，所以可以再将线型设置为 SOLID_LINE，以恢复线框绘制。
setlinestyle() 是对所有线条绘制生效，如直线等都会受影响，所以设置为 NULL_LINE 后记得恢复为 SOLID_LINE 。
//设置不绘制线条，然后绘制填充图形
setllinestyle(NULL_LINE);
fillellipse(320, 320, 100, 100);//恢复线条绘制
setllinestyle(SOLID_LINE);
4.2.2 高级绘图函数添加边框
高级绘图函数的填充图形是不包含边框的，所以绘制时只需要设置填充颜色即可。
如果需要边框，可以通过图形组合的方式来进行绘图，先画填充图形，再在同样的位置上绘制一个同样形状和大小的线框图形。
比如要绘制一个带边框的填充圆，可以按照如下顺序绘图：
- 先设置填充圆的绘图参数，并绘制填充圆
//设置填充颜色
setfillcolor(EGEACOLOR(0xFF, BLUE));//绘制填充圆
ege_fillellipse(20, 20, 100, 100);
- 再设置线条相关参数，并绘制圆线框
//设置线条宽度和线条颜色
setlinewidth();
setcolor(EGEACOLOR(0xFF, BLACK));//绘制圆线框
ege_ellipse(20, 20, 100, 100);
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