【学Rust写CAD】22 双圆径向渐变的结构体(two_circle_radial_gradient.rs)

源码

//two_circle_radial_gradient.rs
//! 定义双圆径向渐变的结构体和相关功能/// 表示一个双圆径向渐变的源
///
/// 该结构体描述了两个圆之间的渐变，支持矩阵变换和颜色查找表优化
#[derive(Debug, Clone, PartialEq)]
pub struct TwoCircleRadialGradientSource {/// 应用于渐变的变换矩阵（使用固定点表示优化性能）pub matrix: MatrixFixedPoint,/// 第一个圆的圆心x坐标pub c1x: f32,/// 第一个圆的圆心y坐标pub c1y: f32,/// 第一个圆的半径pub r1: f32,/// 第二个圆的圆心x坐标pub c2x: f32,/// 第二个圆的圆心y坐标pub c2y: f32,/// 第二个圆的半径pub r2: f32,/// 颜色查找表（256个预计算的颜色值）pub lut: [u32; 256],
}

代码分析

这个文件定义了一个双圆径向渐变的结构体和相关功能。下面是对代码的详细解释：

结构体定义

TwoCircleRadialGradientSource 结构体表示一个双圆径向渐变，包含以下字段：

1. matrix: 应用于渐变的2D变换矩阵，使用固定点(Fixed)表示优化性能

2. c1x, c1y: 第一个圆的圆心坐标

3. r1: 第一个圆的半径

4. c2x, c2y: 第二个圆的圆心坐标

5. r2: 第二个圆的半径

6. lut: 颜色查找表，包含256个预计算的颜色值(u32格式)

核心方法

eval<S: Spread> 方法用于计算给定坐标(x,y)处的颜色值：

1. 坐标变换：首先将输入坐标通过变换矩阵进行变换

let p = Point2D(x as i32,y as i32)*self.matrix;

2. 数学计算：基于两个圆之间的渐变定义进行计算

• 计算各种差值向量(cdx, cdy, pdx, pdy, dr)

• 计算二次方程的系数(a, b, c)

• 计算判别式(discr)

3. 特殊情况处理：

• 当a=0时(线性情况)，使用简化公式计算t值

• 当判别式<0时(无解)，返回透明黑色(0)

4. t值计算：

• 计算两个可能的解t1和t2

• 选择较大的那个解

5. 颜色查找：

• 将t值映射到0-255范围

• 应用Spread模式(如重复、反射等)

• 从颜色查找表(lut)中获取最终颜色

数学原理

代码注释中解释了数学原理：渐变被定义为一系列圆的集合：
((1-t)·c₁ + t·(c₂), (1-t)·r₁ + t·r₂)

其中：

• t ∈ [0,1]

• 排除半径<0的圆

这实际上描述了两个圆之间的过渡，包括圆心位置和半径的线性插值。

性能考虑

当前实现慢且不好，并参考了pixman的radial_get_scanline_narrow实现。未来可能有优化空间。

用途

这种双圆径向渐变可用于创建各种视觉效果，如锥形光照、球体效果等，是图形渲染中常用的渐变类型之一。