Direct2D教程（十二）图层

什么是Layers？

Layer，中文译成图层，在Direct2D中可以用来完成一些特殊效果，使用Layer的时候，先将Layer Push到render target，然后进行绘制，此时是直接绘制在Layer上的，绘制完毕后，将Layer Pop出来，刚刚绘制在Layer上的内容就会组合到render target上。在Direct2D中，Layer使用接口ID2D1Layer来表示。

和画刷一样，Layer由render target创建，属于设备相关的资源，Layer可以用于任何render target上，只要二者在相同的资源作用域内，在同一时间内，Layer只能用于一个render target。

尽管Layer为创建特效提供了强大的技术支持，但是过度使用Layer将导致D2D程序性能下降，因为操作Layer是比较耗时的，比如清除Layer上的内容，将Layer上绘制的内容混合到render target上都需要时间。

使用Layer的步骤

在Direct2D中，使用Layer的步骤非常简单，首先创建一个Layer，在创建的时候，会指定一系列Layer的属性，在绘制之前，先将Layer Push到当前的render target上，然后进行绘制操作，绘制完毕后将Layer Pop出来即可。

创建Layer

创建Layer使用CreateLayer函数，该函数定义如下：

virtual HRESULT CreateLayer(
  [in, optional]  D2D1_SIZE_F *size,
  [out]           ID2D1Layer **layer
) = 0;

参数说明：

size，这是一个矩形区域，定义了创建的Layer的大小（像素尺寸），通常这个值设置为NULL，当调用PushLayer函数时，会自动为Layer分配最小的所需尺寸（通常是render target的尺寸）。

layer，这是一个ID2D1Layer**类型的变量，用来接收创建好的Layer。

创建Layer代码如下。

ID2D1Layer* g_pLayer = NULL ;
 
// Create layer
hr = g_pRenderTarget->CreateLayer(NULL, &g_pLayer) ;
if (FAILED(hr))
{
    MessageBox(hWnd, "Create layer failed!", "Error", 0) ;
    return ;
}

Push Layer

在BeginDraw函数调用完之后，并且在具体绘制开始之前，将Layer Push到render target。

PushLayer函数定义如下：

void PushLayer(
  const D2D1_LAYER_PARAMETERS &layerParameters,
  [in]   ID2D1Layer *layer
);

参数说明：

layerParameters，这是一个D2D1_LAYER_PARAMETERS类型的变量，它可以指定一系列Layer属性，D2D1_LAYER_PARAMETERS结构体定义如下：

struct D2D1_LAYER_PARAMETERS {
  D2D1_RECT_F         contentBounds;
  ID2D1Geometry       *geometricMask;
  D2D1_ANTIALIAS_MODE maskAntialiasMode;
  D2D1_MATRIX_3X2_F   maskTransform;
  FLOAT               opacity;
  ID2D1Brush          *opacityBrush;
  D2D1_LAYER_OPTIONS  layerOptions;
};

参数说明

• contentBounds，这是一个矩形区域，指定了Layer的绘制范围，也就是说在该范围之外的内容都不会被绘制。
• geometricMask，这是一个几何图形，它指定了Layer的哪一部分被显示，比如你可以设置一Path Geometry，然后绘制一个位图，这样，只有PathGeometry内部的位图会显示，相当于给几何图形加上了位图纹理。
• maskAntialiasMode，这个暂时用不到，不理它。
• maskTransform，这是一个变换矩阵，指定了施加在第二个参数上的几何变换。
• opacity，这是一个透明值，指定了Layer与render target混合时使用的透明值。
• opacityBrush，这是一个画刷，用来改变Layer的透明值。
• layerOptions，一个D2D1_LAYER_OPTIONS变量，基本用不到，从windows 8开始，使用D2D1_LAYER_OPTIONS1来代替。

Direct2D提供了一个函数LayerParameters来初始化上面这些参数，这个函数为上面每个参数都提供了一个默认值，如下：

D2D1_LAYER_PARAMETERS LayerParameters(
  _In_      const D2D1_RECT_F &contentBounds = D2D1::InfiniteRect(),
  _In_opt_  ID2D1Geometry *geometricMask = NULL,
  D2D1_ANTIALIAS_MODE maskAntialiasMode = D2D1_ANTIALIAS_MODE_PER_PRIMITIVE,
  D2D1_MATRIX_3X2_F maskTransform = D2D1::IdentityMatrix(),
  FLOAT opacity = 1.0,
  ID2D1Brush *opacityBrush = NULL,
  D2D1_LAYER_OPTIONS layerOptions = D2D1_LAYER_OPTIONS_NONE
);

在这里，我们使用这个函数创建一个Layer，在随后的介绍中，会指定某些特定的参数来达到特殊的效果。

g_pRenderTarget->PushLayer(
    D2D1::LayerParameters(),
    g_pLayer
) ;

绘制

这里可以绘制任意内容，几何图形，文本，图片等，为了演示Layer的特殊效果，这里通常绘制位图。

Pop Layer

绘制完毕后，将Layer Pop出来，这样已经在Layer上绘制的内容就会与render target上的内容混合。

Demo

下面几个Demo都是通过位图来演示的，原始的位图如下，三个可爱的企鹅。

限定位图绘制区域

在PushLayer的时候指定一个矩形区域，在这个区域内的图形将被显示，而这个区域外的图形都将被屏蔽掉，为了方便查看结果，这里绘制一个位图，可以清楚的看到位图的那一部分被绘制了。

代码

g_pRenderTarget->BeginDraw() ;
 
g_pRenderTarget->Clear(D2D1::ColorF(D2D1::ColorF::White));
 
g_pRenderTarget->PushLayer(
    D2D1::LayerParameters(D2D1::RectF(100, 100, 400, 400)),
    g_pLayer
) ;
 
D2D1_SIZE_F size = g_pBitmap->GetSize() ;
D2D1_POINT_2F upperLeftCorner = D2D1::Point2F(0.f, 0.f) ;
 
// Draw bitmap
g_pRenderTarget->DrawBitmap(
    g_pBitmap,
    D2D1::RectF(
    upperLeftCorner.x,
    upperLeftCorner.y,
    upperLeftCorner.x + size.width,
    upperLeftCorner.y + size.height)
) ;
 
// Pop layer before EndDraw
g_pRenderTarget->PopLayer() ;
 
g_pRenderTarget->EndDraw() ;

效果图

透明效果

在PushLayer调用完之后，先绘制一个位图，然后再绘制三个矩形，这三个矩形使用绿颜色的画刷来绘制，所以最终的结果就是位图和矩形混合后的结果，可以看到矩形呈透明状，创建绿色画刷的代码省略。

代码

g_pRenderTarget->BeginDraw() ;
 
g_pRenderTarget->PushLayer(D2D1::LayerParameters(), g_pLayer) ;
 
g_pRenderTarget->Clear(D2D1::ColorF(D2D1::ColorF::White));
 
D2D1_SIZE_F size = g_pBitmap->GetSize() ;
D2D1_POINT_2F upperLeftCorner = D2D1::Point2F(0.f, 0.f) ;
 
// Draw bitmap
g_pRenderTarget->DrawBitmap(
    g_pBitmap,
    D2D1::RectF(
    upperLeftCorner.x,
    upperLeftCorner.y,
    upperLeftCorner.x + size.width,
    upperLeftCorner.y + size.height)
) ;
 
// Opacity mask 1
g_pRenderTarget->FillRectangle(D2D1::RectF(100, 100, 200, 200), g_pBlackBrush) ;
 
// Opacity mask 2
g_pRenderTarget->FillRectangle(D2D1::RectF(200, 200, 300, 300), g_pBlackBrush) ;
 
// Opacity mask 3
g_pRenderTarget->FillRectangle(D2D1::RectF(300, 300, 400, 400), g_pBlackBrush) ;
 
// Pop layer before EndDraw
g_pRenderTarget->PopLayer() ;
 
g_pRenderTarget->EndDraw() ;

效果图

圆形渐变画刷

先创建一个圆形的渐变色画刷，调用PushLayer的时候将这个画刷作为参数传递给PushLayer的第一个参数。接下来绘制一个位图，当调用PopLayer的时候两次绘制的内容将被混合到一起，最后形成一个夜视镜的效果。

代码

g_pRenderTarget->BeginDraw() ;
 
// Clear background color to white
g_pRenderTarget->Clear(D2D1::ColorF(D2D1::ColorF::White));
 
g_pRenderTarget->PushLayer(
    D2D1::LayerParameters(
        D2D1::InfiniteRect(),
        NULL,
        D2D1_ANTIALIAS_MODE_PER_PRIMITIVE,
        D2D1::IdentityMatrix(),
        1.0f,
        g_pRadialGradientBrush,
        D2D1_LAYER_OPTIONS_NONE),
        g_pLayer
);
 
D2D1_SIZE_F size = g_pBitmap->GetSize() ;
D2D1_POINT_2F upperLeftCorner = D2D1::Point2F(0.f, 0.f) ;
 
// Draw bitmap
g_pRenderTarget->DrawBitmap(
    g_pBitmap,
    D2D1::RectF(
    upperLeftCorner.x,
    upperLeftCorner.y,
    upperLeftCorner.x + size.width,
    upperLeftCorner.y + size.height)
) ;
 
// Pop layer before EndDraw
g_pRenderTarget->PopLayer() ;
 
g_pRenderTarget->EndDraw() ;

效果图

最后一个例子代码下载。

== Happy Coding ==