WinUI3开发_图像羽化

什么是羽化？

图像羽化是指将图像边缘进行渐变式透明化并融合背景当中，实现一种平滑的融合效果，一般应用在画中画，或者一张图插入到另外一种图当中。
在软件开发里也经常将图像羽化用于UI开发中，这么做能够起到美观作用。
以WinUI 3的demo应用程序Gallery为例：

上图是使用了羽化，下图是关闭羽化效果：

可以看到没有羽化效果图像看起来平平无奇，与整个UI融合的并不好，看起来像是一个广告板，而使用了羽化效果会让图像看起来就是UI背景的一部分。

如何在WinUI3中使用羽化效果？

想要在WinUI3中实现羽化效果不能通过单纯的静态XML方式实现，需要静态与动态结合，使用代码方式实现，需要使用WinUI3较为底层的类：Visual，Visual里有一个Compositor模块，Compositor是合成器模块，它是用来创建管理每个控件的视觉、动画、合成效果例如：各种 Brush（画刷）、动画（KeyFrameAnimation）、Effect（效果）、Surface（绘图表面）功能模块的工厂类，它可以从任何一个控件里获取到，然后生命周期由某个控件来管理，它属于较为底层的工厂模块，它必须使用某个控件的Compositor，它不能单独被创建，因为它的一些渲染之类的使用的是Composition Engine的组件，而该组件会使用DirectX来使用GPU完成绘制，每个控件都有一个DirectX的Composition Engine组件来绘制自身Visual，所以Compositor一般是通过获取某个组件上的来实现具体功能，但它所提供的API不针对该组件，它只使用该组件的GPU相关的模块并且生命周期由该组件管理。
那么如何通过Compositor实现羽化效果呢？Compositor里有一个合成器模块：CompositionMaskBrush，该模块用于实现不规则图形，它接受两个参数：背景、Mask，它会根据Mask的透明度信息，调整背景上面的每个像素的透明度，也就是蒙版融合。

实现一个羽化效果

首先原始效果是这个样子的：

接下来我们要在这个img下方的边缘部分实现羽化效果，具体实现方式是首先创建一个Grid，并在里面放置一张图片控件和一个渐变的Rectangle控件

<Grid x:Name="Root1"  Width="400" Height="300" Margin="0, 100, 0, 40">
    <Image x:Name="BgImg" Source="C:\\Users\\stephen\\Downloads\\test.jpg" Stretch="UniformToFill" />
        <Rectangle x:Name="MaskRect">
        <Rectangle.Fill>
            <LinearGradientBrush StartPoint="0,0" EndPoint="0,1">
                <GradientStop Color="#FF000000" Offset="0.0"/>
                <GradientStop Color="#00FFB4FF" Offset="1.0"/>
            </LinearGradientBrush>
        </Rectangle.Fill>
    </Rectangle>
</Grid>

Grid控件可以让每个控件大小保持一致并且XY都为0，这样后续作为Mark的时候可以更好的对齐。
增加之后效果如下：

那么这个时候就需要在代码里开始实现这个功能了，首先先获取Grid的Compositor，因为我们要在Grid里面绘制：

 auto compositor = ElementCompositionPreview::GetElementVisual(Root1()).Compositor();

然后获取Grid的Visual，这些目的是为了将融合后的图像直接替换原本的Grid的Vsual，因为融合后的图像必须有个载体显示：

 Visual rootVisual = ElementCompositionPreview::GetElementVisual(Root1());

现在我们已经有了Grid的Compositor和Visual，接下来要再获取Image的Visual：

 Visual bgVisual = ElementCompositionPreview::GetElementVisual(BgImg());

Visual是每个控件较为底层的一个类，负责整个控件生命周期的渲染、动画、一切可视化效果，获取到Image的Visual之后我们使用compositor来创建一个CompositionVisualSurface,CompositionVisualSurface是一个表面工具功能，它是用于获取某个控件的表面图像，表面图像就是控件可视区域显示的图像，与截图一样。

 CompositionVisualSurface bgSurface = compositor.CreateVisualSurface();
 bgSurface.SourceVisual(bgVisual);
 {
     auto expr = compositor.CreateExpressionAnimation(L"v.Size");
     expr.SetReferenceParameter(L"v", rootVisual);
     bgSurface.StartAnimation(L"SourceSize", expr);
 }

然后将SourceVisual设置为Image的Visual，这样它就会实时获取Image的表面图像。

 bgSurface.SourceVisual(bgVisual);

注意调用它之后虽然会实时获取但是它获取时的size并不会改变，默认还是0x0，所以需要使用表达式动画，来让它能够实时根据控件大小变化而改变大小：

 {
     auto expr = compositor.CreateExpressionAnimation(L"v.Size");
     expr.SetReferenceParameter(L"v", rootVisual);
     bgSurface.StartAnimation(L"SourceSize", expr);
 }

注意这里获取的是Grid的，这里解释一下为什么，在WinUI3里面有两种大小，一种是Visual大小，一种是实际大小，Visual大小是你图像显示出来时能够客观看到的大小，而实际大小是真正的宽高，控件的宽高大小，例如Image Visual大小是200x300，但实际大小是600x400，这个原因是因为你在布局控件里使用了它，并且使用Height/Width属性来控制控件大小（如果在布局控件里修改宽高属性仅修改Visual的，布局控件会强制改变它的实际宽高），但布局控件会强制改变它的大小，例如Grid，如果在Image使用了UniformToFill拉伸了它，那么它的Visual大小也会改变，就会导致我们实际根据宽高设置时会发现跟我们预想的不一样，所以这里使用Grid的宽高来作为实际应用的宽高。
接下来如果想要在别的地方使用它，例如合成、绘制到别处就需要使用Brush，所以为它创建一个Brush：

CompositionSurfaceBrush bgBrush = compositor.CreateSurfaceBrush(bgSurface);

随后我们按照上面一样的步骤获取Mask的Surface：

 Visual maskVisual = ElementCompositionPreview::GetElementVisual(MaskRect());
 CompositionVisualSurface maskSurface = compositor.CreateVisualSurface();
 maskSurface.SourceVisual(maskVisual);
 {
     auto expr = compositor.CreateExpressionAnimation(L"v.Size");
     expr.SetReferenceParameter(L"v", maskVisual);
     maskSurface.StartAnimation(L"SourceSize", expr);
 }
 CompositionSurfaceBrush maskBrush = compositor.CreateSurfaceBrush(maskSurface);

最后我们就可以使用CompositionMaskBrush来合成了，它接受两个参数一个是Source和Mask，Source就是背景，Mask就是蒙版，会根据Mask上面的透明度信息来调整Source的像素透明度：

 CompositionMaskBrush maskEffect = compositor.CreateMaskBrush();
 maskEffect.Source(bgBrush);
 maskEffect.Mask(maskBrush);

Tips
需要值得注意的是MaskBrush在融合的时候Mask的坐标从左上(0, 0)开始，并且它使用的是实际大小作为

最后图像已经融合好了，那么就要将它设置到Grid表面去了，接下来就要使用SpriteVisual了，SpriteVisual是每个控件元素里的画布，也就是实际显示内容的模块，在WinUI3里面每个控件都以树形结构表示，控件里有许多子节点，其中SpriteVisual就是用来控制要显示的内容的。

SpriteVisual sprite = compositor.CreateSpriteVisual();
sprite.RelativeSizeAdjustment(float2{ 1.f, 1.f });
sprite.Brush(maskEffect);

RelativeSizeAdjustment是用来设置显示时的缩放程度，0~1是Float类型，通过Brush给它设置一个新的画刷。
最后通过SetElementChildVisual来给控件增加一个渲染子节点SpriteVisual，由于Grid的Visual根节点本身就是透明的什么都没有，所以新增的子节点不会被Grid本身的渲染内容所遮挡：

 ElementCompositionPreview::SetElementChildVisual(Root1(), sprite);

改变之后Grid可视区域就变成了刚刚融合的图像，由于Grid内部有控件会遮挡所以这里需要将这两个控件隐藏掉：

 BgImg().Opacity(0);
 MaskRect().Opacity(0);

最终运行效果：

可以看到实现与Gallery一样的下方边缘羽化效果，与整个软件背景融为一体了，效果比之前硬广告板那样的效果自然很多，该羽化效果不光可以应用在图像上，也可以应用在其它任何控件上，只要该控件的Visual不是透明的。