Qt/C++ 波形绘制双缓冲下改善PaintEvent连续绘制卡顿问题（完整代码解析）

音频波形可视化：该控件用于将音频样本数据可视化为波形，常用于音频处理软件中以展示音频信号的时间域特性。

动态数据绘制：控件能够响应外部数据的变化并重新绘制波形，适用于实时或动态的音频数据流。

自定义绘制逻辑：通过Qt的绘图API，特别是QPainter和QPainterPath，实现了波形的自定义绘制，包括线条的平滑、颜色渐变以及路径的描绘。

性能优化：通过双缓冲技术（使用QPixmap）和适当的数据处理，减少了绘制过程中的计算量，提高了渲染效率。

颜色编码：使用颜色渐变来区分波形的不同振幅区域，比如使用红色到蓝色的渐变表示波形的高低振幅，绿色表示零点线，使得波形的阅读更直观。

可扩展性：控件为Qt框架下的自定义控件，可以很容易地集成到更大的Qt应用程序中，并根据需求进行定制和扩展。

#ifndef WAVEFORMWIDGET_H
#define WAVEFORMWIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QPixmap>

class WaveformWidget : public QWidget {
    Q_OBJECT

public:
    explicit WaveformWidget(QWidget *parent = nullptr);
    ~WaveformWidget();
    void setSamples(const QList<float> &newSamples);

protected:
    void paintEvent(QPaintEvent *event) override;
    void resizeEvent(QResizeEvent *event) override;

private:
    QList<float> samples; // 用于存储音频样本的列表
    QPixmap buffer; // 双缓冲的画布
    void redrawBuffer(); // 在画布上重新绘制波形
};

#endif // WAVEFORMWIDGET_H

#include "WaveformWidget.h"
#include <QPainter>
#include <QResizeEvent>

WaveformWidget::WaveformWidget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent) {
    // 初始化双缓冲画布
    buffer = QPixmap(size());
    buffer.fill(Qt::black);
}

WaveformWidget::~WaveformWidget() {
}

void WaveformWidget::setSamples(const QList<float> &newSamples) {
    samples = newSamples;
    redrawBuffer(); // 更新画布
}

void WaveformWidget::paintEvent(QPaintEvent *event) {
    QPainter painter(this);
    painter.drawPixmap(0, 0, buffer);
}

void WaveformWidget::resizeEvent(QResizeEvent *event) {
    // 调整画布大小并重新绘制
    buffer = QPixmap(event->size());
    buffer.fill(Qt::black);
    redrawBuffer();
}

void WaveformWidget::redrawBuffer() {
    // 确保画布准备好
    if (buffer.size() != size()) {
        buffer = QPixmap(size());
    }

    QPainter painter(&buffer);
    painter.setRenderHint(QPainter::Antialiasing);

    // 重置画布背景
    buffer.fill(Qt::black);

    if (samples.isEmpty()) return;

    const int middleY = buffer.height() / 2;
    const int upperLimit = middleY / 2;  // -50 to 50 对应的 Y 坐标
    const int lowerLimit = middleY + upperLimit;

    // 创建路径和描边路径
    QPainterPath path, strokePath;
    path.moveTo(0, middleY);

    qreal xStep = static_cast<qreal>(buffer.width()) / (samples.size() - 1);

    // 根据样本数据构造波形路径
    for (int i = 0; i < samples.size(); ++i) {
        qreal x = i * xStep;
        qreal y = middleY - (samples.at(i) * middleY / 100.0);
        path.lineTo(x, y);
        strokePath.lineTo(x, y);
    }

    // 绘制渐变
    QLinearGradient gradient(0, 0, 0, buffer.height());
    gradient.setColorAt(0.0, QColor(255, 0, 0));    // 顶部为红色
    gradient.setColorAt(0.25, QColor(0, 0, 255));   // 中部为蓝色
    gradient.setColorAt(0.5, Qt::transparent);      // 中间透明
    gradient.setColorAt(0.75, QColor(0, 0, 255));   // 中部为蓝色
    gradient.setColorAt(1.0, QColor(255, 0, 0));    // 底部为红色

    QPen pen(gradient, 2);
    painter.setPen(pen);
    painter.drawPath(strokePath);

    // 绘制中间的零点线
    QPen centerLinePen(Qt::green);
    centerLinePen.setWidth(1);
    painter.setPen(centerLinePen);
    painter.drawLine(0, middleY, buffer.width(), middleY);

    // 请求更新控件
    update();
}