WarmGUI(3-1) 对DirectX2D坐标变换的讨论 【绘图类封装、多线程绘图和优化处理(1)】

前一篇 说明了最基本的绘图封装eArtist类,这一篇通过探讨坐标变换说明使用方法,重点在说明eArtist坐标变换容易让人迷惑的地方,但是这个类的函数这样设计是有原因的,或许有更好的实现来避免这些迷惑。
首先写一个class CTestDx2d帮助窗体完成绘图
 1 class CTestDx2d
 2 {
 3 public:
 4     CTestDx2d(void);
 5     ~CTestDx2d(void);
 6 
 7     int  OnCreate(HWND hwnd);    
 8     void OnSize(int cx, int cy);
 9     void Render();
10 
11 protected:
12     HWND _hwnd;                   ///保存窗口句柄
13     WARMGUI::eArtist* _artist; ///i am Artist!
14     RECT _rectClient;          ///窗口大小
15 };
在WM_CREATE消息时,初始化_artist
 1 int CTestDx2d::OnCreate(HWND hwnd)
 2 {
 3     _hwnd = hwnd;
 4 
 5     //create render target
 6     CDxFactorys::GetInstance()->CreateRenderTarget(_hwnd, &_pHwndRT);
 7     _artist = new WARMGUI::eArtist();
 8     _artist->Init(_hwnd);
 9 
10     return (0);
11 }
响应WM_SIZE消息,改变RenderTarget的大小,实际上不改变他的大小也是没有任何问题的,因为DirectX会自动根据新窗口大小按比例缩放。这里我们还是让他改变
1 void CTestDx2d::OnSize(int cx, int cy)
2 {
3     _rectClient.left = _rectClient.top = 0, _rectClient.right = cx, _rectClient.bottom = cy;
4     _artist->ResizeRenderTarget(cx, cy);
5 }
在响应WM_PAINT消息时,调用Render()函数,我们在这个函数中展示坐标变换的用法。
D2D1_MATRIX_3X2_F 是一个3X2的矩阵,其中前2X2方阵是坐标变换方阵,可以完成旋转和缩放,第3行的两个点是原点的平移位置。这些内容可以参考任何线性代数书,计算机绘图书或游戏开发材料,在此不多说了。
下面这个函数用三种颜色分段画了一条从左上角到右下角的直线,如下图:

代码如下:注意画出三个线段的代码是同样的,由于坐标原点平移了,划线的位置也不同。
 1 #define BGR(b,g,r) ((COLORREF)(((BYTE)(b)|((WORD)((BYTE)(g))<<8))|(((DWORD)(BYTE)(r))<<16)))
 2 
 3 void CTestDx2d::_test_trns()
 4 {
 5     int width = _rectClient.right / 3, height = _rectClient.bottom / 3;
 6 
 7     D2D1_MATRIX_3X2_F m = D2D1::Matrix3x2F::Identity();
 8     _artist->BeginDraw(true);
 9 
10     //设定坐标变换为单位矩阵
11     _artist->SetTransform(&m);
12     _artist->SetSolidColorBrush(D2D1::ColorF(BGR(02550)));
13     //画出第一段
14     _artist->DrawLine(00, width, height);
15 
16     //设定坐标原点的平移
17     m._31 = _rectClient.right/3, m._32 = _rectClient.bottom / 3;
18     _artist->SetTransform(&m);
19     //设定蓝色线段
20     _artist->SetSolidColorBrush(D2D1::ColorF(BGR(25500)));
21     //同样的代码画出第二段
22     _artist->DrawLine(00, width, height);
23 
24     
25     //设定坐标原点的平移
26     m._31 = _rectClient.right * 2 /3, m._32 = _rectClient.bottom * 2/ 3;
27     _artist->SetTransform(&m);
28     //红色线段
29     _artist->SetSolidColorBrush(D2D1::ColorF(BGR(00255)));
30     //同样的代码画出第三段
31     _artist->DrawLine(00, width, height);
32
33     _artist->EndDraw();
34 }
宏BGR按照blue, green, red的顺序定义颜色,这与一般使用的RGB定义顺序不同,是因为这样的顺序能获得更好的性能,RenderTarget的兼容格式一般也设定为BGRA,A是alpha透明度。具体的可以看微软图像兼容格式规格文档。
容易混淆的地方在于,如果屏幕上的图形有很多部分,每部分用到了不同的变换,对于一个智商低下的我来说,很容易搞乱

第一种办法是在单线程绘图中先对原来的变换作个备份,用完之后再恢复:
1 ID2D1_MATRIX_3X2_F mOld, mNew;
2 _artist->GetTransform(&mOld;)
3 _artist->SetTransform(&mNew;)
4 
5 DrawSomething();
6 
7 _artist->SetTransform(&mOld;)

如果有多个线程同时使用,用互斥锁又等于把多线程绘图变成了单线程绘图,因此第二个方法是使用Bitmap-RT绘图,然后再从Bitmap-RT绘制到Hwnd-RT.由于每个Bitmap-RT是独立的,对他的变换设定不会影响到其他线程,首先按照微软的建议,在CTestDx2d中添加一个ID2D1Bitmap *_bmp_screen,这个位图资源在初始时被创建,大小为窗口客户区大小,把这句话加到OnSize函数中就可以使用了,并且不要忘记在~CTestDx2d中释放资源:

1 _artist->CreateBitmap(&_bmp_screen, _rectClient);
CreateBitmap的内部实现是这样的:
1 inline HRESULT eArtist::CreateBitmap(WGBitmap** pBitmap, RECT& rect)
2 {
3     SafeRelease(pBitmap);
4     return _pHwndRT->CreateBitmap(
5                 D2D1::SizeU(RectWidth(rect), RectHeight(rect)),
6                 D2D1::BitmapProperties(D2D1::PixelFormat(DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM, D2D1_ALPHA_MODE_PREMULTIPLIED)),
7                 pBitmap);
8 }
先释放现有的位图资源,然后创建了BGRA格式的位图。Again, 位图创建后应尽量重复使用,直到程序退出再释放。
现在用Bitmap-RenderTarget画第三个线段,用一个小矩形标出Bmp-RT绘制的区域:


第18行使用了Bitmap-RT绘图,注意所有的坐标还是从0,0开始的
 1 void CTestDx2d::Render()
 2 {
 3     int width = _rectClient.right / 3, height = _rectClient.bottom / 3;
 4 
 5     MATRIX_2D_t m = D2D1::Matrix3x2F::Identity();
 6     _artist->BeginDraw(true);
 7 
 8     //
 9     //画前两段的代码同上
10     //
11 
12     //画第三段
13     //使用Bitmap-RenderTarget画图
14     _artist->BeginBmpDraw();
15
    //设定坐标原点的平移
16     m._31 = _rectClient.right * 2 /3, m._32 = _rectClient.bottom * 2/ 3;
17     _artist->SetTransform(&m);
18
19     //红色线段
20     _artist->SetSolidColorBrush(D2D1::ColorF(BGR(00255)));
21     //同样的代码画出第三段
22     //注意坐标原点是从0,0开始的,说明Bitmap-RT已经继承了来自Hwnd-RT的坐标变换
23     _artist->DrawLine(00, width, height);
24 
25     //画一个矩形以清楚的表明Bitmap的位置
26     _artist->SetSolidColorBrush(D2D1::ColorF(BGR(255255255)));
27     _artist->DrawRectangle(00, width, height);
28 
29     //结束Bmp-RT画图
30     _artist->EndBmpDraw();
31 
32     //从Bitmap-RenderTarget上获得位图
33     POINT p0 = {00};
34     RECT rect = {00, width, height};
35     _artist->CopyFromRenderTarget(_bmp_screen, p0, rect);
36 
37     //绘制位图
38     _artist->UsingHwndRT();
39     _artist->DrawBitmap(_bmp_screen, rect, rect);
40 
41     _artist->EndDraw();
42 }

看这几句话,
12     //画第三段
13     //使用Bitmap-RenderTarget画图
14     _artist->BeginBmpDraw();
15
    //设定坐标原点的平移
16     m._31 = _rectClient.right * 2 /3, m._32 = _rectClient.bottom * 2/ 3;
17     _artist->SetTransform(&m);
注意BeginBmpDraw在SetTransfor之前,这样就是给Bmp-RT设定坐标变换,如果这两句反过来写,就是给Hwnd-RT设定变换,在这个例子中,这两者的效果是一样的,但是如果想在Bmp-RT中再画一条线小矩形区域外的线,就会在错误的地方画一条先,甚至产生种种让人迷惑费解的效果,原因就是设定了不同的RenderTarget。或者可以在设定坐标变换之前显示的使用UsingBmpRT(),然后再设定坐标。这是非常容易误解的地方。

但这么设计是有原因的,原因在于绘图的函数可以写的很简单,比如_artist->DrawLine(),可以不同绘图策略中使用同样的代码绘制图形,图形被绘制到了不同的RenderTarget上,所以要小心的使用坐标变换,确保正确。实践中,尽可能保持HwndRT的变换始终为单位矩阵,变换更多的在BmpRT中做。如果是多线程绘图更应该使用这样的方法。

posted on 2012-12-15 16:26 毕达哥拉斯半圆 阅读(1610) 评论(0)  编辑 收藏 引用


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