GDI+的替代者—D2D

Winform中的2D绘图，以前用的都是GDI+。在简单应用环境下，如果不在乎速度，GDI+可以表现的很好。机缘巧合，前段时间做了一个简单的3D程序，使用的是C#托管 + DirectX9 SDK，平台是Win7 + VS2012。 项目做完以后，回顾发现，其实也可以使用directX11的Direct2D来进行2D绘图，这样可以尽量使用硬件加速，尽量解放CPU，使程序可以应用于更多场合。

Direct2D的理想环境是MFC/C++；如今的我只有在编写驱动程序时会用C++，对于已经习惯使用C#编写Winform的我来说，使用MFC开发Direct2D不是不可以，但是毕竟抛开MFC已经很久了（那还是VisualC++5.0时的回忆）。。。

在C#中使用Direct2D，目前看来，最合适的工具就是SharpDx，sdx可以说是目前对DirectX的最好封装，而且免费；其最大的缺点是，可以利用的文档实在太少了。闲话少叙，下面就从SharpDx开始：

一、首先从官网下载sdx（我用的时基于Desktop的应用），找到那一堆dll

二、建立一个新工程，本例是创建一个基于SharpDx的Progress的控件。

注：我使用的sdx是3.02版本，新建的c#工程需要定义为.Net FrameWork 4.5

0，准备工作：sdx中，无法使用C#的Color，Rectangle。。。因此需要做一个转换类

    public class dxc
    {
        public static SharpDX.Mathematics.Interop.RawColor4 ToColor4(Color cor)
        {
            return new SharpDX.Mathematics.Interop.RawColor4((float)cor.R / 256f, (float)cor.G / 256f, (float)cor.B / 256f, (float)cor.A / 256f);
        }

        public static SharpDX.Mathematics.Interop.RawRectangle ToRect(Rectangle rect)
        {
            return new SharpDX.Mathematics.Interop.RawRectangle(rect.Left, rect.Top, rect.Right, rect.Bottom);
        }

        public static SharpDX.Mathematics.Interop.RawRectangleF ToRectF(RectangleF rect)
        {
            return new SharpDX.Mathematics.Interop.RawRectangleF(rect.Left, rect.Top, rect.Right, rect.Bottom);
        }
   }

sdx中使用的Color，Rectanglef等，大都在SharpDX.Mathematics.Interop空间中，上面dxc中静态函数的作用就是做最基本的转换。
在sdx中，颜色RawColor4的定义是R/G/B/A，各个分量的取值是0~1

在sdx中，RawRectangleF使用的比较多。

1，新建一个基于Control的类

[ToolboxItem(true), ToolboxBitmap(typeof(System.Windows.Forms.ProgressBar))]
public class dxProgressBar : Control
        

2，添加属性

        int _pValue = 0;
        public int Value
        {
            get { return _pValue; }
            set
            {
                _pValue = value;
                if (_pValue > 100) _pValue = 100;
                if (_pValue < 0) _pValue = 0;
                this.Refresh();
            }
        }

        Color _pBorderCor = Color.Black;
        public Color BorderColor
        {
            get { return _pBorderCor; }
            set
            {
                _pBorderCor = value;
                Refresh();
            }
        }

        Color _pTextColor = Color.Blue;
        public Color TextColor
        {
            get { return _pTextColor; }
            set
            {
                _pTextColor = value;
                Refresh();
            }
        }

3，构造函数 

        public dxProgressBar()
        {
            InitD2D();

            this.SizeChanged+=dxProgressBar_SizeChanged;
        }

initD2D的作用是初始化sdx设备，后面有它的函数原型。

三、下面是绘图相关处理

1，添加引用

using SharpDX.DXGI;
using SharpDX.Direct2D1;
using SharpDX.Mathematics.Interop;
using SharpDX.DirectWrite;

using AlphaMode = SharpDX.Direct2D1.AlphaMode;
using DxFactory = SharpDX.Direct2D1.Factory;
using TxFactory = SharpDX.DirectWrite.Factory;

2，添加变量声明

        DxFactory dxFactory;
        WindowRenderTarget dxTarget;
        PixelFormat pixelFormat = new PixelFormat(Format.Unknown, AlphaMode.Premultiplied);
        SolidColorBrush dxBorderBrush;
        SolidColorBrush dxValueBruseh;
        RawRectangleF dxBorderRectf;
        RawRectangleF dxValueRectf;

        TxFactory txFactory;
        TextFormat txFormat;
        TextLayout txLayout;
        SolidColorBrush txtBrush;

本例中，用于绘图的资源、变量都使用dx开头；而用于绘制文本的都使用 tx开头。

3，变量初始化函数

        private void InitD2D()
        {
            dxFactory = new DxFactory(SharpDX.Direct2D1.FactoryType.SingleThreaded);

            HwndRenderTargetProperties properties = new HwndRenderTargetProperties();
            properties.Hwnd = this.Handle;
            properties.PixelSize = new SharpDX.Size2(this.Width, this.Height);
            properties.PresentOptions = PresentOptions.None;

            dxTarget = new WindowRenderTarget(dxFactory, new RenderTargetProperties(pixelFormat), properties);
            dxTarget.AntialiasMode = AntialiasMode.PerPrimitive;
            dxTarget.TextAntialiasMode = SharpDX.Direct2D1.TextAntialiasMode.Cleartype;

            txFactory = new TxFactory();
            txtBrush = new SolidColorBrush(dxTarget, dxc.ToColor4(_pTextColor));
            txFormat = new TextFormat(txFactory, this.Font.Name, this.Font.Size) { TextAlignment = TextAlignment.Center, ParagraphAlignment = ParagraphAlignment.Center };
        }

Direct2D1.Factory可以声明单线程或者多线程。

WindowRenderTarget 是要绘制图像的目标。

SolidColorBrush 是画笔，Direct2D不使用Pen，它同样使用画笔来绘制轮廓。

TxFactory、TextFormat、TextLayout等，用于绘制文本。

每次控件大小变更，则重新分配资源

        int px, py;
        private void dxProgressBar_SizeChanged(object sender, EventArgs e)
        {
            InitD2D();
            Rectangle _txRect = this.ClientRectangle;
            _txRect.Inflate(-1, -1);
            dxBorderRectf = dxc.ToRectF(_txRect);

            Refresh();
        }

dxBorderRectf是控件的轮廓区域。

4，渲染

        private void Render()
        {
            dxTarget.Clear(dxc.ToColor4(this.BackColor));

            dxBorderBrush = new SolidColorBrush(dxTarget, dxc.ToColor4(_pBorderCor));
            dxTarget.DrawRectangle(dxBorderRectf, dxBorderBrush, 2);

            px = Width * _pValue / 100;
            py = this.Height-2;

            dxValueRectf = new RawRectangleF(2, 2, px, py);
            dxValueBruseh = new SolidColorBrush(dxTarget, dxc.ToColor4(ForeColor));
            dxTarget.FillRectangle(dxValueRectf, dxValueBruseh);
            
            txLayout = new TextLayout(txFactory, _pValue.ToString("F2") + "%", txFormat, 60, 25);
            dxTarget.DrawText(_pValue.ToString("F2") + "%", txFormat, dxBorderRectf, txtBrush, DrawTextOptions.Clip);
        }

Render函数，首先清空绘图区域；初始化画笔，绘制外形轮廓；计算进度条举行区域，并绘制当前进度；打印当前进度值。

5，用OnPaint对控件绘图

        protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)
        {
            //base.OnPaint(e);
            dxTarget.BeginDraw();
            Render();
            dxTarget.EndDraw();
        }

使用sdx绘图，都要以BeginDraw开始，以EndDraw结束，这个跟D3D很像。

sdx中的资源，在整个程序运行周期中，都应该尽量保留，以节省资源。

下面是运行结果：