Direct2D教程（四）Path Geometry

概述

Direct2D支持以下几种类型的几何图形，上一篇介绍了简单几何图形，这篇介绍Path geometry。
Simple Geometry（简单几何图形）

• 矩形
• 圆角矩形
• 椭圆

Path Geometry（路径图形）
Composite Geometry（复合图形）

• Geometry Group（图形组）
• Transformed Geometry（变换的图形）

Path geometry，说白了，就是以路径来描述图形，由于翻译过来比较别扭，所以下文中出现该词的地方全部使用英文。Path geometry可以用来创建复杂的几何图形，因为无论多么复杂的图形都可以由一些基本的几何图元来表示，Path geometry中可以使用的基本图元包括圆弧，曲线和直线。先来看一个例子。下面这幅图是一座小山，它的轮廓就是由几条直线组成的。

再来看一个例子，下面是一个太阳，它由三种图元组成，光芒部分由五条曲线表示，太阳本身由一条弧线和一条直线表示。

上面的小山和太阳，都由多个基本图元构成，它们都属于Path geometry，多个Path geometry可以构成更加复杂的图形。

使用path geometry的步骤

创建Path geometry

在D2D中，Path geometry使用接口ID2D1PathGeometry来表示，创建Path geometry使用函数ID2D1Factory::CreatePathGeometry。

// Create path geometry
ID2D1PathGeometry* pathGeometry = NULL ;
hr = g_pD2DFactory->CreatePathGeometry(&pathGeometry) ;
if (SUCCEEDED(hr))
{
    // ...
}

获取ID2D1GeometrySink对象

真正负责创建图形的函数是ID2D1GeometrySink对象，使用Path geometry的Open方法可以获取该对象，使用完毕之后，调用Close函数关闭之。

ID2D1GeometrySink *pSink = NULL;
hr = pathGeometry->Open(&pSink); // 获取Sink对象
if (SUCCEEDED(hr))
{
    //添加图形
}
pSink->Close() ; // 关闭Sink对象

使用ID2D1GeometrySink添加图形

添加图形都的代码必须放在ID2D1GeometrySink的BeginFigure函数和EndFigure函数之间。可以添加的图形有直线，弧线，二次贝塞尔曲线和三次贝塞尔曲线。BeginFigure函数有两个参数，第一个参数表示图形的起始点，第二个参数表示图形是填充的还是中空的（只有轮廓，无填充色）。D2D1_FIGURE_BEGIN_FILLED表示填充，D2D1_FIGURE_BEGIN_HOLLOW表示中空。

pSink->BeginFigure(D2D1::Point2F(346,255), D2D1_FIGURE_BEGIN_FILLED);
// 添加图形 
pSink->EndFigure(D2D1_FIGURE_END_CLOSED);

所以完整的创建代码应该是下面这个样子，主要包括三部分，创建Path geometry，获取Sink对象，添加图形。

// 创建 path geometry
ID2D1PathGeometry* pathGeometry = NULL ;
hr = g_pD2DFactory->CreatePathGeometry(&pathGeometry) ;

if (SUCCEEDED(hr))
{
    ID2D1GeometrySink *pSink = NULL;
    hr = pathGeometry->Open(&pSink); // 获取Sink对象

        if (SUCCEEDED(hr))
    {
        pSink->BeginFigure(D2D1::Point2F(100,100), D2D1_FIGURE_BEGIN_FILLED);

                // 添加图形 

        pSink->EndFigure(D2D1_FIGURE_END_CLOSED);
    }

    pSink->Close() ; // 关闭Sink对象
}

Demo

下面通过一个例子详细讲解如何使用Path geometry，最终的效果图如下，这是D2D SDK中的一个例子。

分析一下这幅图，一共有四个独立的图形，两座小山，一个太阳，一条小溪。小山全部由直线构成。太阳由五条曲线和一条弧线构成。小溪由两条曲线构成。我们将每个图形作为一个独立的path geometry，单独创建。

创建小山

上面说了，小山都由直线构成，所以我们只需给出小山的顶点，在这些顶点之间连线即可，连线可以使用sink对象的AddLines函数，定义如下，该函数有两个参数，第一个是顶点数组，第二个是数组长度。

virtualvoid AddLines(
    [in]  const D2D1_POINT_2F *points,
    UINT pointsCount
) = 0;

创建小山的代码如下，这里只给出左边的小山，右边的小山创建方法相同，只是多了几个顶点而已。

hr = g_pD2DFactory->CreatePathGeometry(&g_pLeftMountainGeometry) ;
if (SUCCEEDED(hr))
{
    ID2D1GeometrySink *pSink = NULL;
    hr = g_pLeftMountainGeometry->Open(&pSink);

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        pSink->SetFillMode(D2D1_FILL_MODE_WINDING);

        pSink->BeginFigure(
            D2D1::Point2F(346,255),
            D2D1_FIGURE_BEGIN_FILLED
            );

        D2D1_POINT_2F points[5] = {
            D2D1::Point2F(267, 177),
            D2D1::Point2F(236, 192),
            D2D1::Point2F(212, 160),
            D2D1::Point2F(156, 255),
            D2D1::Point2F(346, 255), 
        };

        pSink->AddLines(points, ARRAYSIZE(points));
        pSink->EndFigure(D2D1_FIGURE_END_CLOSED);
    }

    pSink->Close() ;
    SAFE_RELEASE(pSink) ;
}

创建太阳

太阳由圆弧和贝塞尔曲线构成，创建圆弧使用函数AddArc，它的定义如下。只有一个参数D2D1_ARC_SEGMENT，用来描述圆弧的属性。

virtualvoid AddArc(
    [in]  D2D1_ARC_SEGMENT *arc
) = 0;

D2D1_ARC_SEGMENT的定义如下，第一个参数表示弧的终点，第二个参数size表示弧的x轴和y轴，第三个参数表示弧的旋转角度，按顺时针方向计算，第四个参数指出了扫描方向，顺时针或者逆时针。最后一个参数指出了弧的大小是否超过180度。

struct D2D1_ARC_SEGMENT {
    D2D1_POINT_2F        point;
    D2D1_SIZE_F          size;
    FLOAT                rotationAngle;
    D2D1_SWEEP_DIRECTION sweepDirection;
    D2D1_ARC_SIZE        arcSize;
};

可能有人会问，既然是描述两点之间的弧，为什么参数中只有终点呢？起点在哪里？因为像弧线，贝塞尔曲线这类图形，通常是为了和其他图形进行拼接的，所以起点就是上次绘制的终点。如果是第一次绘制，也就是没有点可接，那么起点就有BeginFigure函数的第一个参数指定。

virtualvoid AddBezier(
    [in]  const D2D1_BEZIER_SEGMENT *bezier
) = 0;

D2D1_BEZIER_SEGMENT的定义如下，注意这里实际上省略了一个参数，就是曲线的起点。因为这个函数默认起点就是该曲线要添加到的点。所以这里point1和point2是控制点，而point3是曲线的终点。

struct D2D1_BEZIER_SEGMENT {
    D2D1_POINT_2F point1;
    D2D1_POINT_2F point2;
    D2D1_POINT_2F point3;
};

绘制太阳的代码如下，注意这里我们只创建了一条光芒曲线，由于每一条光芒曲线由两条贝塞尔曲线拼接而成，如果全部绘制出来，需要十次AddBezier函数调用，为了简化代码，省略了其他四条曲线的创建。

pSink->BeginFigure(
    D2D1::Point2F(270, 255),
    D2D1_FIGURE_BEGIN_FILLED
    );

// 太阳顶部圆弧
pSink->AddArc(
    D2D1::ArcSegment(
    D2D1::Point2F(440, 255), // end point
    D2D1::SizeF(85, 85),
    0.0f, // rotation angle
    D2D1_SWEEP_DIRECTION_CLOCKWISE,
    D2D1_ARC_SIZE_SMALL
    )); 
pSink->EndFigure(D2D1_FIGURE_END_CLOSED);

// 太阳光芒曲线
pSink->BeginFigure(
    D2D1::Point2F(299, 182),
    D2D1_FIGURE_BEGIN_HOLLOW
    );
pSink->AddBezier(
    D2D1::BezierSegment(
    D2D1::Point2F(299, 182),
    D2D1::Point2F(294, 176),
    D2D1::Point2F(285, 178)
    ));
pSink->AddBezier(
    D2D1::BezierSegment(
    D2D1::Point2F(276, 179),
    D2D1::Point2F(272, 173),
    D2D1::Point2F(272, 173)
    ));

pSink->EndFigure(D2D1_FIGURE_END_OPEN);

创建小溪

小溪的两个边缘对应两条曲线，每条曲线又由两条贝塞尔曲线构成。上面已经提到如何绘制贝塞尔曲线，代码略。

绘制场景

上面的代码是创建场景，下面开始绘制。绘制分两步完成，第一步先画出图形的轮廓，第二步进行颜色填充。以绘制小山为例，代码如下。

VOID DrawPathGeometry()
{
    CreateD2DResource(g_Hwnd) ;
    g_pRenderTarget->BeginDraw() ;
    g_pRenderTarget->Clear(D2D1::ColorF(D2D1::ColorF::White));

    // 轮廓-黑色 
    g_pSceneBrush->SetColor(D2D1::ColorF(D2D1::ColorF::Black, 1.f));
    g_pRenderTarget->DrawGeometry(g_pLeftMountainGeometry, g_pSceneBrush, 1.f);

    // 填充-绿色
    g_pSceneBrush->SetColor(D2D1::ColorF(D2D1::ColorF::OliveDrab, 1.f));
    g_pRenderTarget->FillGeometry(g_pLeftMountainGeometry, g_pSceneBrush);

    HRESULT hr = g_pRenderTarget->EndDraw() ;
    if (FAILED(hr))
    {
        MessageBox(NULL, "Draw failed!", "Error", 0) ;

        return ;
    }
}

Happy Coding!!!

== THE END ==