在平板上模拟粉笔为什么那么难：六个会把它做假的坑

为什么值得讲这个

「粉笔笔刷」听起来是绘画软件里最简单的东西之一 —— 不就是白线加点噪点吗。 但绝大多数一眼看上去就假的数字粉笔， 都不是败在美术上，而是败在几个很具体的工程判断上。 这些判断彼此独立，任何一个做错，整支笔就废了。 下面六条，不需要编程背景也能看懂。

坑一：把随机做进笔尖，会被平均成一片死灰

先说一个基本事实：屏幕上的一笔不是一条被画出来的线。 它是沿着你手指走过的路径，隔一小段就盖一个印， 印与印大量重叠，连成一条。走得慢，一段路上盖几十个印。

现在假设每个印自己带一套随机噪点 —— 这是最自然的想法，也是最常见的错误。 第一个印的噪点是这个花纹，第二个印是另一个花纹， 它们叠在一起，两边的孔洞互相填补。 叠到第十个，孔基本被填光了。 结果就是：你画得越用力、越慢，它越平， 最后得到一条中间死灰、只有两边毛一点的线。

这和真实完全相反。真粉笔反复涂同一处， 凸起的地方越来越实，凹的地方始终是空的 —— 因为凹凸是板的性质，不会因为你多涂几遍就改变位置。

所以正确的做法是：把粗糙度纹理钉在画布上， 每个印按它落在画布的哪个位置去查这张纹理。 这样每一个经过同一处的印，读到的都是同一块粗糙度， 它们互相加强而不是互相抵消。 Flying Chalk 用的是两层：一层细噪点做颗粒本身， 再叠一层大尺度的缓慢起伏，让颗粒成团—— 少了第二层，颗粒会均匀得像撒了盐，一样假。

坑二：干性笔迹是被咬出洞的实块，不是堆起来的点

第二个常见做法：把笔迹当成很多个半透明的小点， 点铺得越密，颜色越接近实。

这个模型对喷枪是对的，对粉笔是错的。 它做出来的粉笔像烟：整体雾蒙蒙， 永远达不到「这一块是实的，那一块完全没有」的干脆感。

真实的干性材料更接近另一个描述： 先有一层实心的沉积，然后被板面的粗糙从里面咬掉很多洞。 所以模型应该是做减法，而且要有一个明确的门槛： 沉积量不到门槛就完全不着色，过了门槛就是实的。 这个门槛的锐利程度本身就是一个可调的参数。

有一个很好认的症状：如果一支笔的基础不透明度被调得太低， 它永远跨不过沉积门槛，那支笔看起来就一直是烟， 怎么调噪点都救不回来。

坑三：笔立起来的时候，方位角是不可信的

要做出粉笔侧棱那种细长笔迹，需要两个数据： 笔杆放得多平（决定接触面被拉多长）， 以及笔杆在屏幕上朝哪个方向（决定这道细长的形状躺向哪边）。

问题出在第二个。当笔接近垂直时， 笔杆在屏幕上的投影几乎是一个点 —— 它其实没有明确的方向。 硬件还是会报一个角度出来，但那个角度在相邻两次采样之间可能剧烈跳变。

直接拿这个原始角度去旋转笔迹的 App， 会让你把笔立起来写字时，笔迹肉眼可见地抖。 用户完全不知道发生了什么，只觉得「这个 App 的笔有点毛病」。

处理办法是把它当成一个方向而不是一个数： 用单位向量来表示和插值， 这样在两个采样之间过渡时走的是最短的那条弧， 不会出现从 359 度跳到 1 度时笔尖原地转一整圈的情况。

坑四：快笔会被采样丢掉，塌成折线

高刷新率屏幕上，触摸的采样频率比画面刷新频率还高 —— 系统一帧之内可能收集到好几个笔的位置，然后成批交给 App。

如果 App 只取这批里的最后一个位置， 那你在这一帧里画的其余轨迹就被扔掉了。 慢慢画的时候看不出来（一帧里手也没动多远）， 但飞快甩一笔画个圆，出来的是三四段带折角的直边。

用户会把这个叫做「延迟」，其实它是采样不足。 要拿到完整的那一批，App 必须走能访问到这些额外采样的底层路径， 而不是图省事用上层的手势接口 —— 后者拿不到。 Flying Chalk 的画布就是为了这个建在底层视图上的。

坑五：速度不影响笔迹，就永远没有飞白

真粉笔甩快了会打滑，笔迹变淡、断开； 慢慢描，粉才堆积成实的。 书法里叫飞白，写板书的人都熟。

在盖印模型里，这件事其实很好办： 速度快 → 印之间被拉开 + 每个印本身变淡变细。 关键是必须主动去做—— 一支不看速度的笔，无论怎么调噪点，都出不了飞白， 因为飞白的成因本来就是速度。

这里还藏着一个容易翻车的细节： 「快」要怎么度量？ 如果用屏幕像素来算，那么当你把画布放大之后， 每两个采样之间画布上其实没移动多少， 引擎会认为你一直在慢慢画 —— 于是恰恰在你放大抠细节的时候，飞白效果消失了。 正确的做法是拿当前笔径做尺度去衡量速度， 这样同一个手上动作在任何缩放倍率下含义相同。

顺带一提：这也是为什么手指画画依然能用。 手指报不出压感、报不出倾角、报不出方向 —— 它唯一能提供的表现力就是速度。 一支认真做了速度响应的笔，用手指画照样有飞白。

坑六：手指没有角度，就不能假装它有

接着上一条。手指的倾角和方位角读出来是 0， 而「高度角为 0」的含义恰恰是笔杆完全贴平在玻璃上—— 最极端的侧锋。

不检查触摸类型、直接把这些值往下传的 App， 会把每一道指尖笔迹拉成一条朝向随机的极端糊线。 这是自己写笔刷引擎时最常见的一个 bug， 而修法非常简单：读那些字段之前，先确认这次触摸确实是笔。

正确的降级方式是：手指画出正圆的笔迹， 压感取一个固定的中间值，全部表现力交给速度。 诚实地做成圆，比伪造一个倾角好看得多， 而且用户一眼就能理解发生了什么。

最后：存点，不存像素

把上面几条做对之后，还有一个架构层面的决定， 它决定了这个 App 后面能做什么、不能做什么。

一幅画可以存成一张图（每个像素什么颜色）， 也可以存成一串笔画（每一笔走过哪些点，加上一个随机种子）。 后者要在每次打开时把这些点重新放一遍才能看到画。 听起来更麻烦，但它换来几件存图做不到的事：

• 撤销是精确的。撤销五次再重做五次， 每一粒颗粒落回原来的位置 —— 因为随机种子被存下来了， 重放会掷出完全一样的随机。基于位图的画布做不到，除非每一步都存整张图。
• 画完还能换板。 既然笔画是被重放的，那把底下的板材换成牛皮纸或者宣纸， 整幅画就在新的粗糙度上重新长一遍。现实里当然做不到。
• 图层几乎不要钱。 一个图层只是给每一笔记一个数字， 而不是像位图那样每层都要占一整屏的内存。
• 文件很小。存的是一串坐标。

还有一个附带的整齐之处：既然一切都是「沿点列盖印」， 那么几何图形也可以走同一条路—— 直线、矩形、椭圆、箭头、三角、菱形、星形、多边形 在 Flying Chalk 里都是先被采样成点列再交给同一套引擎的。 结果是画出来的矩形和随手画的线拥有同样的颗粒和飞白， 而不是一条突兀的、光滑的矢量边。 分步涂鸦模板也是同样存成点列，一步一笔， 而且笔顺是人工编排的 —— 矢量文件导出的路径顺序并不等于人下笔的顺序。

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