使用Qt动画框架设计角色的二维动画

Qt的动画框架是Qt4.6新添加的一个重要的特性，有了它，开发人员可以制作激动人心的动画界面，而不必局限于单调的固定窗口了，可以说，Qt动画框架是其它界面库少见的功能，它带来的是Qt的一大优势。最近我花了大概三、四天的时间研究Qt动画框架的内容，这让我感到Qt人员精心的设计给了我们一套非常规范并且易懂的代码，如果另外的一名开发者也对Qt动画框架有所了解，那么他可以毫不费力地看懂我的代码，并且从代码中了解设计思想。

演示程序的下载地址：这里

源代码的下载地址：这里

下面是程序的截图：

这里我使用了大家非常熟知的初音ミク来演示，我们可以通过【w】【s】【a】【d】键控制它的行动，不过呢，这个程序还是有一些小问题的，以后有时间再来改进。

该如何介绍呢？首先为了了解角色动画是如何进行的，还是了解一下Qt状态机框架。这里是英文的介绍，而这里呢，是英文介绍的翻译。

在初步了解Qt状态框架之后，我介绍一下最简单的二维动画：行走动画。其实演示程序所用的是初音ミク的行走图：如下图所示：

我们应用Qt的图形 – 视图框架（Graphics – View Framework）来绘制二维图形，这很简单。在成功之后我就想，如何才能让初音ミク动起来呢？在多天的尝试和失败后，我绘制了一个有限状态图。

在这个图中，站立和行走是状态机中的两个状态，它们之间可以相互转换。这样的转换通过按键的响应来完成。在Qt中有一个专门负责按键响应并且用于状态之间转换的类：QKeyEventTransition。它通过绑定一个QWidget来获取它的按键事件，并且一旦满足相应的按键条件就开始进行状态之间的转换。所以角色的行走动画可以这样制作：首先角色处于站立状态，当它捕获到了上下左右键，一个 QkeyEventTransition的对象指针负责将其转换成行走状态。转换附带了两个动画，一个是角色的帧动画，也就是初音ミク的一帧一帧的运动，另一个是角色的位置动画，让角色的位置发生变化。不可能让我们的ミク原地踏步吧！转换完毕后角色实际上进入了行走的状态，通过设定另外一个QAbstractTransition的指针来让角色从行走状态迅速地回到站立状态，这样就可以等待下一次按键的响应。

在我的实现中，让Character类来实现这样的功能，它是GameObject的子类，而GameObject类则是所有游戏对象的基类。一般来说角色（Character）基本上都有行走的功能，而同属于GameObject的其它物体则没有，比如说树木。

下面是Character.h的内容：

#ifndef CHARACTER_H
#define CHARACTER_H
#include <QRect>
#include <QKeyEventTransition>
#include <QPropertyAnimation>
#include <QWidget>
#include "GameObject.h"
/*---------------------------------------------------------------------------*/
class Character: public GameObject
{Q_OBJECTQ_PROPERTY( QRect FrameRect READ FrameRect WRITE setFrameRect )
public:explicit Character( const QString& fileName, GameObject* parent,QWidget* pWidget = 0 );// QGraphicsItem必须实现的函数QRectF boundingRect( void ) const;void paint( QPainter* pPainter, const QStyleOptionGraphicsItem* pOption,QWidget* pWidget = 0 );// 子类需要实现的函数virtual void Init( void );
public slots:void SlotSetDirection( void );
protected:// 枚举enum Direction// 即控制的按键{_Up_            = Qt::Key_W,_Down_          = Qt::Key_S,_Left_          = Qt::Key_A,_Right_         = Qt::Key_D};// 本类的函数void SetDirection( int dir );void SetFrameAnimation( int dir );void SetPosAnimation( int dir );// 本类的成员以及读/写函数DECLRARE_PROPERTY_WITH_GETTERS_AND_SETTERS( QRect, FrameRect )DECLRARE_PROPERTY_WITH_GETTERS_AND_SETTERS( int, AnimateTime )QState                     *m_pStandState, *m_pWalkState;QPropertyAnimation*         m_pPA;QPropertyAnimation*         m_pFPA[4];QWidget*                    m_pWidget;
};
/*---------------------------------------------------------------------------*/
#endif // CHARACTER_H

下面是Character.cpp的内容：

#include <QDebug>
#include <QPoint>
#include <QPainter>
#include <QEasingCurve>
#include <QPropertyAnimation>
#include <QSequentialAnimationGroup>
#include <QParallelAnimationGroup>
#include "Character.h"
/*---------------------------------------------------------------------------*/
Character::Character( const QString& fileName, GameObject* parent,QWidget* pWidget ): GameObject( parent )
{m_AnimateTime = 1000;// 即1秒m_pWidget = pWidget;m_Image.load( fileName );       // 载入图片m_FrameRect.setRect( 0, 0, m_Image.width( ) / 4, m_Image.height( ) / 4 );SetDirection( _Right_ );        // 朝向右Init( );
}
/*---------------------------------------------------------------------------*/
void Character::paint( QPainter* pPainter, const QStyleOptionGraphicsItem* pOption,QWidget* pWidget )
{pPainter->drawPixmap( QPoint( 0, -16 ), m_Image, m_FrameRect );GameObject::paint( pPainter, pOption, pWidget );
}
/*---------------------------------------------------------------------------*/
QRectF Character::boundingRect( void ) const
{return QRect( 0, -16, 32, 48 );// 没有其它特殊的效果将返回帧框
}
/*---------------------------------------------------------------------------*/
void Character::SetDirection( int dir )
{int rectY = 2;switch ( dir ){case _Up_: rectY = 3; break;case _Down_: rectY = 0; break;case _Left_: rectY = 1; break;case _Right_: rectY = 2; break;}m_FrameRect = QRect( m_FrameRect.x( ),rectY * m_Image.height( ) / 4,m_FrameRect.width( ),m_FrameRect.height( ) );
}
/*---------------------------------------------------------------------------*/
static qreal OneEasingFunction( qreal progress )
{Q_UNUSED( progress )return 1.0;
}
/*---------------------------------------------------------------------------*/
void Character::SetFrameAnimation( int dir )
{int rectY = 2;switch ( dir ){case _Up_: rectY = 3; break;case _Down_: rectY = 0; break;case _Left_: rectY = 1; break;case _Right_: rectY = 2; break;}QRect rect[4];QEasingCurve curve( QEasingCurve::Custom );curve.setCustomType( OneEasingFunction );for ( int i = 0; i < 4; ++i ){rect[i] = QRect( m_FrameRect.width( ) * i, rectY * m_Image.height( ) / 4,m_FrameRect.width( ), m_FrameRect.height( ) );}for ( int i = 0; i < 4; ++i ){m_pFPA[i]->setStartValue( rect[i] );m_pFPA[i]->setEndValue( rect[( i + 1 ) % 4] );m_pFPA[i]->setEasingCurve( curve );m_pFPA[i]->setDuration( m_AnimateTime / 4 );}
}
/*---------------------------------------------------------------------------*/
void Character::SetPosAnimation( int dir )// 设定位置动画
{QPointF point = pos( ), deltaPt;switch ( dir ){case _Up_:deltaPt = QPointF( 0.0, -32.0 ); break;case _Down_:deltaPt = QPointF( 0.0, 32.0 ); break;case _Left_:deltaPt = QPointF( -32.0, 0.0 ); break;case _Right_:deltaPt = QPointF( 32.0, 0.0 ); break;}m_pPA->setStartValue( point );point += deltaPt;m_pPA->setEndValue( point );
}
/*---------------------------------------------------------------------------*/
void Character::SlotSetDirection( void )
{QKeyEventTransition* eventTrans =qobject_cast<QKeyEventTransition*>( sender( ) );SetDirection( eventTrans->key( ) );SetFrameAnimation( eventTrans->key( ) );SetPosAnimation( eventTrans->key( ) );
}
/*---------------------------------------------------------------------------*/
void Character::Init( void )
{// 初始化站和走的状态m_pStandState = new QState( &m_Machine );m_pWalkState = new QState( &m_Machine );// 初始化和设定帧动画QSequentialAnimationGroup* pFSAG = new QSequentialAnimationGroup( this );for ( int i = 0; i < 4; ++i ){m_pFPA[i] = new QPropertyAnimation( this, "FrameRect", this );pFSAG->addAnimation( m_pFPA[i] );}// 初始化和设定位置动画m_pPA = new QPropertyAnimation( this, "pos", this );m_pPA->setDuration( m_AnimateTime );// 设定一个并发的动画组，同时调用这两个动画QParallelAnimationGroup* pPAG = new QParallelAnimationGroup( this );pPAG->addAnimation( pFSAG );pPAG->addAnimation( m_pPA );QKeyEventTransition* pKeyPressTrans[4];QKeyEventTransition* pKeyReleaseTrans[4];int keys[4] = { _Up_, _Down_, _Left_, _Right_ };for ( int i = 0; i < 4; ++i ){pKeyPressTrans[i] = new QKeyEventTransition( m_pWidget,QEvent::KeyPress,keys[i],m_pStandState );pKeyPressTrans[i]->setTargetState( m_pWalkState );pKeyPressTrans[i]->addAnimation( pPAG );// “站立?行走”转换需要动画connect( pKeyPressTrans[i], SIGNAL( triggered( ) ),this, SLOT( SlotSetDirection( ) ) );// 触发转换的时候调用槽pKeyReleaseTrans[i] = new QKeyEventTransition( m_pWidget,QEvent::KeyRelease,keys[i],m_pWalkState );pKeyReleaseTrans[i]->setTargetState( m_pStandState );}// 启动有限状态机m_Machine.setInitialState( m_pStandState );m_Machine.start( );
}

注意，在我的草图中还有一点，就是当转换被触发（triggered）时，会向Character类实例发送一个信号，通过SlotSetDirection()槽函数接收，用来针对不同的按键来设定不同的帧显示和进行不同的位置移动，也可以说槽函数设定了角色的朝向（帧框）、帧动画和位置动画。

程序运行基本正常，只是会出现“QEasingCurve: Invalid curve type 45”这样的错误（控制台下），看来是我自定义的插值函数搞的鬼。虽然我在论坛上提问了，但是目前还是没有人知道，这个问题就不了了之了。