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Visual Basic图形绘制与动画制作

2023-05-076.3k 阅读

Visual Basic图形绘制基础

在Visual Basic中，图形绘制是通过Graphics对象来实现的。Graphics对象提供了一系列方法，用于绘制线条、形状、文本等。

创建Graphics对象

在Visual Basic中，有多种方式获取Graphics对象。一种常见的方式是在Form或Control的Paint事件中获取。例如，在Form的Paint事件中：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    '在这里可以使用g进行图形绘制
End Sub

这里，PaintEventArgs的Graphics属性返回了一个Graphics对象，我们将其赋值给变量g，后续就可以通过g调用各种绘制方法。

另一种获取Graphics对象的方式是通过CreateGraphics方法，例如在按钮的点击事件中：

Private Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click
    Dim g As Graphics = Me.CreateGraphics()
    '使用g进行绘制
    g.Dispose() '使用完后需要释放资源
End Sub

使用CreateGraphics方法获取的Graphics对象在使用完毕后，需要调用Dispose方法释放资源，以避免内存泄漏。

绘制线条

Graphics对象的DrawLine方法用于绘制线条。DrawLine方法有多种重载形式，最常用的形式需要传入一个Pen对象和线条的起始点与结束点坐标。

Pen对象用于定义线条的颜色、宽度等属性。例如，绘制一条红色的直线：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    Dim pen As New Pen(Color.Red, 2) '创建一个红色、宽度为2的Pen对象
    g.DrawLine(pen, 50, 50, 200, 200) '从(50, 50)到(200, 200)绘制线条
    pen.Dispose() '释放Pen对象资源
End Sub

在上述代码中，首先创建了一个红色且宽度为2的Pen对象，然后使用DrawLine方法从坐标(50, 50)到(200, 200)绘制了一条线条。最后，释放Pen对象的资源。

绘制矩形

Graphics对象的DrawRectangle方法用于绘制矩形。同样需要传入一个Pen对象以及矩形的位置和大小信息。

例如，绘制一个蓝色边框的矩形：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    Dim pen As New Pen(Color.Blue, 3)
    Dim rect As New Rectangle(100, 100, 150, 100) '左上角坐标(100, 100)，宽150，高100
    g.DrawRectangle(pen, rect)
    pen.Dispose()
End Sub

这里，先创建了一个蓝色且宽度为3的Pen对象，然后定义了一个矩形rect，最后使用DrawRectangle方法绘制该矩形。

如果要绘制填充的矩形，可以使用FillRectangle方法，此时需要传入一个Brush对象。Brush对象用于定义填充的颜色或图案。例如，绘制一个绿色填充的矩形：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    Dim brush As New SolidBrush(Color.Green)
    Dim rect As New Rectangle(100, 100, 150, 100)
    g.FillRectangle(brush, rect)
    brush.Dispose()
End Sub

上述代码创建了一个绿色的SolidBrush对象，然后使用FillRectangle方法填充矩形。

绘制椭圆

Graphics对象的DrawEllipse方法用于绘制椭圆。椭圆通常是在一个矩形区域内绘制，所以参数与绘制矩形类似。

例如，绘制一个黑色边框的椭圆：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    Dim pen As New Pen(Color.Black, 2)
    Dim rect As New Rectangle(150, 150, 200, 150) '定义椭圆所在的矩形区域
    g.DrawEllipse(pen, rect)
    pen.Dispose()
End Sub

若要绘制填充椭圆，使用FillEllipse方法，同样需要传入Brush对象。比如，绘制一个黄色填充的椭圆：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    Dim brush As New SolidBrush(Color.Yellow)
    Dim rect As New Rectangle(150, 150, 200, 150)
    g.FillEllipse(brush, rect)
    brush.Dispose()
End Sub

图形绘制中的颜色与画笔

颜色的使用

在Visual Basic图形绘制中，颜色是一个重要的元素。Color结构提供了丰富的预定义颜色，如Color.Red、Color.Blue、Color.Green等。同时，也可以通过多种方式自定义颜色。

一种自定义颜色的方式是使用RGB值。RGB（红、绿、蓝）是一种颜色表示方法，每种颜色分量的取值范围是0到255。例如，创建一个自定义的紫色：

Dim customColor As Color = Color.FromArgb(128, 0, 128) 'RGB值为(128, 0, 128)

这里使用Color.FromArgb方法，通过传入红、绿、蓝分量的值来创建一个自定义颜色。

另一种方式是使用Color.FromName方法，通过颜色名称来获取颜色对象。例如：

Dim colorByName As Color = Color.FromName("Orange")

这种方式需要注意颜色名称必须是系统认可的标准颜色名称。

画笔（Pen）的高级应用

Pen对象除了定义线条的颜色和宽度外，还可以设置线条的样式、端点样式等属性，以实现更丰富的线条效果。

线条样式可以通过Pen.DashStyle属性来设置。DashStyle枚举提供了多种样式，如实线（DashStyle.Solid）、虚线（DashStyle.Dash）、点线（DashStyle.Dot）等。例如，绘制一条虚线：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    Dim pen As New Pen(Color.Brown, 2)
    pen.DashStyle = DashStyle.Dash
    g.DrawLine(pen, 50, 50, 250, 50)
    pen.Dispose()
End Sub

端点样式通过Pen.EndCap属性设置。EndCap枚举定义了线条端点的形状，如方形端点（LineCap.Square）、圆形端点（LineCap.Round）等。例如，绘制一条带有圆形端点的线条：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    Dim pen As New Pen(Color.Gray, 3)
    pen.EndCap = LineCap.Round
    g.DrawLine(pen, 50, 100, 250, 100)
    pen.Dispose()
End Sub

此外，Pen对象还可以设置斜接限制（MiterLimit）等属性，用于控制线条拐角处的显示效果。

图形绘制中的字体与文本

字体的选择与设置

在Visual Basic中绘制文本，首先需要选择合适的字体。Font类用于表示字体，通过构造函数可以创建不同的字体对象。

Font类的构造函数有多种重载形式，最常用的形式需要传入字体名称、字号和字体样式等参数。例如，创建一个12号加粗的宋体字体：

Dim font As New Font("宋体", 12, FontStyle.Bold)

这里，"宋体"是字体名称，12是字号，FontStyle.Bold表示加粗样式。

除了普通的字体样式（加粗、倾斜、下划线等），还可以设置字体的单位。Font类的构造函数中有一个参数可以指定字体单位，如GraphicsUnit.Point（默认，以磅为单位）、GraphicsUnit.Pixel（以像素为单位）等。例如，创建一个以像素为单位的16像素大小的黑体字体：

Dim pixelFont As New Font("黑体", 16, FontStyle.Regular, GraphicsUnit.Pixel)

文本的绘制

Graphics对象的DrawString方法用于在指定位置绘制文本。DrawString方法有多种重载形式，常见的形式需要传入要绘制的文本字符串、Font对象、Brush对象以及文本的起始位置。

例如，在窗体上绘制一段红色的文本：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    Dim font As New Font("宋体", 14, FontStyle.Regular)
    Dim brush As New SolidBrush(Color.Red)
    g.DrawString("这是一段示例文本", font, brush, 100, 100)
    font.Dispose()
    brush.Dispose()
End Sub

上述代码首先创建了一个14号的宋体字体和一个红色的SolidBrush对象，然后使用DrawString方法在坐标(100, 100)处绘制文本。最后，释放Font和Brush对象的资源。

还可以通过StringFormat对象来设置文本的对齐方式、行距等属性。例如，使文本居中对齐：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    Dim font As New Font("黑体", 16, FontStyle.Bold)
    Dim brush As New SolidBrush(Color.Blue)
    Dim format As New StringFormat()
    format.Alignment = StringAlignment.Center
    format.LineAlignment = StringAlignment.Center
    Dim rect As New Rectangle(100, 100, 200, 50)
    g.DrawString("居中对齐的文本", font, brush, rect, format)
    font.Dispose()
    brush.Dispose()
    format.Dispose()
End Sub

这里，创建了一个StringFormat对象，并设置了水平和垂直对齐方式为居中，然后在一个矩形区域内绘制文本，使文本在该矩形内居中显示。

Visual Basic动画制作基础

动画本质上是通过快速连续地显示一系列静态图像或场景，给人以运动的错觉。在Visual Basic中，可以通过定时器（Timer）控件和图形绘制相结合的方式来实现动画效果。

Timer控件的使用

Timer控件是Visual Basic中用于定时触发事件的控件。将Timer控件添加到窗体后，可以设置其Interval属性，该属性表示定时器触发Tick事件的时间间隔，单位是毫秒。

例如，设置Timer控件每100毫秒触发一次Tick事件：

Timer1.Interval = 100
Timer1.Enabled = True '启动定时器

在Tick事件处理程序中，可以编写代码来更新图形的状态，从而实现动画效果。

简单动画示例：移动的矩形

下面以一个简单的移动矩形动画为例，展示如何结合Timer控件和图形绘制实现动画。 首先，在窗体上添加一个Timer控件和一个PictureBox控件。PictureBox控件用于显示动画。

在窗体的代码中，定义矩形的初始位置和移动速度：

Public Class Form1
    Private rectX As Integer = 50
    Private rectY As Integer = 50
    Private moveSpeedX As Integer = 5
    Private moveSpeedY As Integer = 3

    Private Sub Timer1_Tick(sender As Object, e As EventArgs) Handles Timer1.Tick
        rectX += moveSpeedX
        rectY += moveSpeedY

        '检查边界，避免矩形移出PictureBox范围
        If rectX < 0 Or rectX + 50 > PictureBox1.Width Then
            moveSpeedX = -moveSpeedX
        End If
        If rectY < 0 Or rectY + 50 > PictureBox1.Height Then
            moveSpeedY = -moveSpeedY
        End If

        PictureBox1.Invalidate() '强制重绘PictureBox
    End Sub

    Private Sub PictureBox1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles PictureBox1.Paint
        Dim g As Graphics = e.Graphics
        Dim brush As New SolidBrush(Color.Green)
        Dim rect As New Rectangle(rectX, rectY, 50, 50)
        g.FillRectangle(brush, rect)
        brush.Dispose()
    End Sub
End Class

在上述代码中，Timer1_Tick事件处理程序中更新矩形的位置，并检查矩形是否到达PictureBox的边界，如果到达则改变移动方向。PictureBox1_Paint事件处理程序负责绘制矩形。每次矩形位置更新后，通过调用PictureBox1.Invalidate方法强制PictureBox重绘，从而显示动画效果。

动画制作中的图形变换

平移变换

在动画制作中，平移是一种常见的图形变换。通过改变图形的位置坐标来实现平移效果。在前面移动矩形的示例中，实际上就是通过不断改变矩形左上角的坐标来实现平移。

对于更复杂的图形或多个图形组成的场景，可以通过矩阵变换来实现平移。Graphics对象提供了TranslateTransform方法来设置平移变换。

例如，在绘制一组图形前，先进行平移变换：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    g.TranslateTransform(100, 100) '将坐标原点平移到(100, 100)
    Dim pen As New Pen(Color.Black, 2)
    g.DrawLine(pen, 0, 0, 100, 0) '绘制一条从(100, 100)开始的水平直线
    g.DrawRectangle(pen, New Rectangle(0, 0, 50, 50)) '绘制一个以(100, 100)为左上角的矩形
    pen.Dispose()
End Sub

这里，调用TranslateTransform方法将坐标原点平移到(100, 100)，后续绘制的图形都会基于新的坐标原点。

旋转变换

Graphics对象的RotateTransform方法用于设置旋转变换。旋转变换需要指定旋转角度，角度以度为单位。

例如，绘制一个旋转45度的矩形：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    g.TranslateTransform(150, 150) '先平移到中心位置
    g.RotateTransform(45) '旋转45度
    Dim pen As New Pen(Color.Blue, 3)
    g.DrawRectangle(pen, New Rectangle(-25, -25, 50, 50)) '绘制矩形
    pen.Dispose()
    g.ResetTransform() '恢复原始变换
End Sub

在上述代码中，先将坐标原点平移到(150, 150)，然后旋转45度，接着绘制矩形。最后，调用ResetTransform方法恢复原始的变换状态，以便后续的绘制操作基于原始坐标系统。

缩放变换

Graphics对象的ScaleTransform方法用于设置缩放变换。缩放变换需要指定水平和垂直方向的缩放因子。

例如，绘制一个放大2倍的椭圆：

Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
    Dim g As Graphics = e.Graphics
    g.ScaleTransform(2, 2) '水平和垂直方向都放大2倍
    Dim brush As New SolidBrush(Color.Red)
    g.FillEllipse(brush, New Rectangle(50, 50, 100, 50))
    brush.Dispose()
    g.ResetTransform() '恢复原始变换
End Sub

这里，通过ScaleTransform方法将图形在水平和垂直方向都放大2倍，然后绘制椭圆，最后恢复原始变换。

动画制作中的双缓冲技术

在动画制作过程中，当频繁更新图形时，可能会出现闪烁现象。这是因为每次重绘时，先清除原来的图形，再绘制新的图形，这个过程会导致短暂的视觉闪烁。双缓冲技术可以有效解决这个问题。

双缓冲原理

双缓冲的基本原理是在内存中创建一个与显示设备兼容的缓冲区，先在缓冲区中绘制图形，然后一次性将缓冲区的内容复制到显示设备上。这样，用户看到的是一个完整的、没有闪烁的图形更新。

实现双缓冲

在Visual Basic中，可以通过继承Control类并覆盖其OnPaintBackground和OnPaint方法来实现双缓冲。

首先，创建一个自定义控件类：

Public Class DoubleBufferedPictureBox
    Inherits PictureBox

    Public Sub New()
        SetStyle(ControlStyles.AllPaintingInWmPaint Or ControlStyles.UserPaint Or ControlStyles.DoubleBuffer, True)
        UpdateStyles()
    End Sub

    Protected Overrides Sub OnPaintBackground(e As PaintEventArgs)
        '不绘制背景，避免闪烁
    End Sub

    Protected Overrides Sub OnPaint(e As PaintEventArgs)
        Dim g As Graphics = e.Graphics
        '在这里进行图形绘制
        Dim brush As New SolidBrush(Color.Green)
        g.FillRectangle(brush, New Rectangle(50, 50, 100, 100))
        brush.Dispose()
    End Sub
End Class

在上述代码中，在构造函数中通过SetStyle方法设置了ControlStyles.AllPaintingInWmPaint、ControlStyles.UserPaint和ControlStyles.DoubleBuffer样式，启用了双缓冲。覆盖OnPaintBackground方法使其不绘制背景，避免闪烁。在OnPaint方法中进行图形绘制。

在窗体中使用这个自定义控件来显示动画时，就可以有效减少闪烁现象，提升动画的流畅性。

复杂动画制作示例：弹跳的小球

需求分析

实现一个小球在窗体中弹跳的动画，小球碰到窗体边界时改变运动方向，并且在运动过程中可以改变颜色。

代码实现

Public Class Form1
    Private ballX As Integer = 100
    Private ballY As Integer = 100
    Private ballRadius As Integer = 20
    Private moveSpeedX As Integer = 3
    Private moveSpeedY As Integer = 2
    Private randomColor As New Random()

    Private Sub Timer1_Tick(sender As Object, e As EventArgs) Handles Timer1.Tick
        ballX += moveSpeedX
        ballY += moveSpeedY

        '检查边界，改变运动方向
        If ballX - ballRadius < 0 Or ballX + ballRadius > Me.Width Then
            moveSpeedX = -moveSpeedX
        End If
        If ballY - ballRadius < 0 Or ballY + ballRadius > Me.Height Then
            moveSpeedY = -moveSpeedY
        End If

        '随机改变颜色
        Dim r As Integer = randomColor.Next(0, 256)
        Dim g As Integer = randomColor.Next(0, 256)
        Dim b As Integer = randomColor.Next(0, 256)
        Dim ballColor As Color = Color.FromArgb(r, g, b)

        Me.Invalidate() '强制重绘窗体
    End Sub

    Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
        Dim g As Graphics = e.Graphics
        Dim brush As New SolidBrush(Color.Black) '假设黑色为初始颜色
        Dim rect As New Rectangle(ballX - ballRadius, ballY - ballRadius, ballRadius * 2, ballRadius * 2)
        g.FillEllipse(brush, rect)
        brush.Dispose()
    End Sub
End Class

在上述代码中，Timer1_Tick事件处理程序负责更新小球的位置，检查边界并改变运动方向，同时随机生成新的颜色。Form1_Paint事件处理程序负责绘制小球。通过这种方式实现了一个简单的弹跳小球动画，并且小球在运动过程中颜色会随机变化。

动画与用户交互

鼠标交互

在动画制作中，与用户的鼠标交互可以增加动画的趣味性和互动性。例如，当鼠标点击动画中的对象时，可以改变对象的状态。

以之前的弹跳小球为例，当鼠标点击小球时，改变小球的大小。

Public Class Form1
    Private ballX As Integer = 100
    Private ballY As Integer = 100
    Private ballRadius As Integer = 20
    Private moveSpeedX As Integer = 3
    Private moveSpeedY As Integer = 2
    Private randomColor As New Random()

    Private Sub Timer1_Tick(sender As Object, e As EventArgs) Handles Timer1.Tick
        ballX += moveSpeedX
        ballY += moveSpeedY

        '检查边界，改变运动方向
        If ballX - ballRadius < 0 Or ballX + ballRadius > Me.Width Then
            moveSpeedX = -moveSpeedX
        End If
        If ballY - ballRadius < 0 Or ballY + ballRadius > Me.Height Then
            moveSpeedY = -moveSpeedY
        End If

        '随机改变颜色
        Dim r As Integer = randomColor.Next(0, 256)
        Dim g As Integer = randomColor.Next(0, 256)
        Dim b As Integer = randomColor.Next(0, 256)
        Dim ballColor As Color = Color.FromArgb(r, g, b)

        Me.Invalidate() '强制重绘窗体
    End Sub

    Private Sub Form1_MouseClick(sender As Object, e As MouseEventArgs) Handles Me.MouseClick
        If Math.Sqrt((e.X - ballX) ^ 2 + (e.Y - ballY) ^ 2) <= ballRadius Then
            ballRadius += 5
            If ballRadius > 50 Then
                ballRadius = 20
            End If
        End If
    End Sub

    Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
        Dim g As Graphics = e.Graphics
        Dim brush As New SolidBrush(Color.Black) '假设黑色为初始颜色
        Dim rect As New Rectangle(ballX - ballRadius, ballY - ballRadius, ballRadius * 2, ballRadius * 2)
        g.FillEllipse(brush, rect)
        brush.Dispose()
    End Sub
End Class

在上述代码中，Form1_MouseClick事件处理程序检查鼠标点击位置是否在小球范围内，如果是，则改变小球的半径大小，并且限制半径在一定范围内。

键盘交互

通过键盘与动画进行交互也是常见的需求。例如，使用键盘的方向键来控制动画对象的移动。

以一个可控制移动的矩形为例：

Public Class Form1
    Private rectX As Integer = 100
    Private rectY As Integer = 100
    Private rectWidth As Integer = 50
    Private rectHeight As Integer = 50
    Private moveSpeed As Integer = 5

    Private Sub Form1_KeyDown(sender As Object, e As KeyEventArgs) Handles Me.KeyDown
        Select Case e.KeyCode
            Case Keys.Up
                rectY -= moveSpeed
                If rectY < 0 Then
                    rectY = 0
                End If
            Case Keys.Down
                rectY += moveSpeed
                If rectY + rectHeight > Me.Height Then
                    rectY = Me.Height - rectHeight
                End If
            Case Keys.Left
                rectX -= moveSpeed
                If rectX < 0 Then
                    rectX = 0
                End If
            Case Keys.Right
                rectX += moveSpeed
                If rectX + rectWidth > Me.Width Then
                    rectX = Me.Width - rectWidth
                End If
        End Select
        Me.Invalidate() '强制重绘窗体
    End Sub

    Private Sub Form1_Paint(sender As Object, e As PaintEventArgs) Handles Me.Paint
        Dim g As Graphics = e.Graphics
        Dim brush As New SolidBrush(Color.Blue)
        Dim rect As New Rectangle(rectX, rectY, rectWidth, rectHeight)
        g.FillRectangle(brush, rect)
        brush.Dispose()
    End Sub
End Class

在上述代码中，Form1_KeyDown事件处理程序根据按下的方向键来更新矩形的位置，并检查边界避免矩形移出窗体范围。每次位置更新后，通过调用Invalidate方法强制重绘窗体，从而实现通过键盘控制矩形移动的效果。

通过上述对Visual Basic图形绘制与动画制作的详细介绍，包括图形绘制基础、颜色与画笔、字体与文本、动画制作基础、图形变换、双缓冲技术、复杂动画示例以及动画与用户交互等方面，相信读者已经对如何在Visual Basic中实现各种图形绘制和动画效果有了较为深入的理解。在实际应用中，可以根据具体需求灵活运用这些知识，开发出更具创意和交互性的应用程序。