【UWP】初试 SkiaSharp 中的 Runtime Effect

SkiaSharp 是跨平台图形库 skia 的 .net 封装。在 skia 的 m81 版本中，SkRuntimeEffect 变成了一个公开的 API。而 SkRuntimeEffect 有什么用呢，根据说明，可以使用 Skia 专门的着色器语言来编写着色器。而着色器这个相对来说还是挺好理解的，就是给一个面添加颜色。

目前最新版本的 SkiaSharp 还是基于 m80 版本进行的封装。我们需要用到预览版的 SkiaSharp 才行，打开 VS，更改 nuget 包源：

接下来创建 UWP 项目，添加 SkiaSharp 和 SkiaSharp.Views 引用。注意这里可能会等很久或者失败，建议禾斗学上网，或者手动下载 SkiaSharp 的这个 nuget 包到本地，然后再更改 nuget 包源指向本地文件夹。包下载地址：https://nugetized.blob.core.windows.net/skiasharp-eap/flatcontainer/skiasharp/2.84.0-preview.2/skiasharp.2.84.0-preview.2.nupkg

版本号中的 84 表明是根据 skia m84 这个版本封装的。

接下来修改 xaml，添加 SKSwapChainPanel 并订阅 PaintSurface 事件。

编写 PaintSurface 事件处理函数：

        private void SKSwapChainPanel_PaintSurface(object sender, SKPaintGLSurfaceEventArgs e)
        {
            var renderTarget = e.BackendRenderTarget;

            var surface = e.Surface;
            var canvas = surface.Canvas;

            canvas.Clear();

            const string sksl = @"void main(float2 fragCoord, inout half4 fragColor)
{
    fragColor = half4(1.0,0.0,0.0,1.0);
}";

            using (var effect = SKRuntimeEffect.Create(sksl, out var errors))
            {
                using (var paint = new SKPaint())
                {
                    var shader = effect.ToShader(false);

                    paint.Shader = shader;

                    canvas.DrawRect(0, 0, renderTarget.Width, renderTarget.Height, paint);
                }
            }
        }

接下来我们一行行说明一下每行代码的作用。

var renderTarget = e.BackendRenderTaget;

从事件对象中获取渲染的目标，从这里我们可以获取到渲染目标的大小。

var surface  = e.Surface;
var canvas = surface.Canvas;

获取绘制画布。

canvas.Clear();

清空画布，因为 PaintSurface 事件是有可能不断触发的（例如改变控件大小），如果不清空的话，内容就会不断叠加上去。

const string sksl = @"void main(float2 fragCoord, inout half4 fragColor)
{
    fragColor = half4(1.0,0.0,0.0,1.0);
}";

声明 skia 着色器语言（SKSL）。SKSL 的说明可以看这里：https://skia.googlesource.com/skia/+/master/src/sksl/README 或者 Github 镜像地址：https://github.com/google/skia/blob/master/src/sksl/README

而 shader 语言中需要像 c 语言一样声明一个 main 函数。SKSL 类似于 GLSL，但还是有一点点区别。

在 https://medium.com/cavalry-animation/sksl-in-cavalry-932d503c889e 这篇文章中，我们可以知道 SKSL 的 main 函数的签名：

也就是：

void main(float2 fragCoord, inout half4 fragColor)

float2 代表包含两个单精度浮点数 float 的结构体，half4 代表包含四个半精度浮点数 half 的结构体。inout 表明这个参数是输入输出，类似 C# 里的 ref。根据参数名，我们知道第一个参数 fragCoord 是某个像素点的坐标，而 fragColor 则是这个点的颜色（rgba）。

接下来我们返回红色，也就是 fragColor = half4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0)。至于这里为什么不用 255 来代表全红，而用 1.0，我理解是因为 255 包含的色域还不够多，而用这种百分比的方式则能够显示更多的颜色。

using (var effect = SKRuntimeEffect.Create(sksl, out var errors))

这里就是根据 SKSL 动态编译出一个 effect，如果没有编译错误的话，errors 将会是 null。

using (var paint = new SKPaint())

创建了一个画笔。

var shader = effect.ToShader(false);

paint.Shader = shader;

将 effect 转换成 shader，并附着到画笔上。ToShader 的参数名是 isOpaque，翻译过来就是：是否是不透明的。这里我们可能需要 alpha 通道，所以传 false。

canvas.DrawRect(0, 0, renderTarget.Width, renderTarget.Height, paint);

最后就是在画布上画一个和画布一样大小的矩形了，这样相当于填充了整个矩形。

运行之后我们可以看到如下效果：

看上去用 Shader 比直接设置画笔颜色画矩形复杂多了。这里我再举一个小例子：

const string sksl = @"void main(float2 fragCoord, inout half4 fragColor)
{
    float scale = 10;
    float x = fragCoord.x / scale;
    float y = fragCoord.y / scale;

    if (int(mod(x, 2.0)) == 0 ^^ int(mod(y, 2.0)) == 0)
    {
        fragColor = half4(1.0,0.0,0.0,1.0);
    }
    else
    {
        fragColor = half4(0.0,1.0,0.0,1.0);
    }
}";

出来的效果是这样的：

这个虽然效果用传统的设置像素的方式也能做，但性能就会相差很多了。更别说其它高级的效果了。