描画層

Layer ツリーが表すもの

Layer ツリーは、記録済みの描画(PictureLayer)と、描画をまとめて加工する合成の操作(不透明度、変換、クリップ)を、木にしたものです。描画層(FloatSoda.Rendering)は、この木と、木を描く LayerRenderer を持ちます。参照するのは SkiaSharp だけで、FloatSoda のほかのプロジェクトは参照しません。

木の葉は PictureLayer で、記録済みの SKPicture を再生します。枝は ContainerLayer とその派生型で、子を順に描きます。合成の操作は、枝として子を包みます。

ContainerLayer            ルート。子を順に描く
├─ PictureLayer           葉。記録済みの絵を再生する
└─ OpacityLayer           枝。子をまとめて半透明にする
   └─ PictureLayer

Layer の種類と、それぞれの役割

ILayer は、PaintBounds、Layout、Paint、Clone を持ちます。PictureLayer 以外の種類は、すべて ContainerLayer の派生です。

名前	持つ設定	Paint がすること
ContainerLayer	Children	子を一覧の順に描く
PictureLayer	Picture(SKPicture?)	Picture を Playback で再生する。null なら何も描かない
OpacityLayer	Alpha(byte。既定は 255)	SaveLayer で子をまとめて描き、Restore で Alpha を掛けて合成する
TransformLayer	Transform(SKMatrix)	Save、Concat、子の描画、Restore の順に行う
ClipRectLayer	ClipRect(SKRect)、ClipBehavior	Save、ClipRect、子の描画、Restore の順に行う
ClipRoundRectLayer	ClipRect(SKRoundRect)、ClipBehavior	Save、ClipRoundRect、子の描画、Restore の順に行う
ClipPathLayer	ClipPath(SKPath)、ClipBehavior	Save、ClipPath、子の描画、Restore の順に行う

ClipBehavior の既定は Clip.Antialias です。3つのクリップは、ClipRectLayer.cs に定義されています。

表のうち、変換とクリップの Layer は Save と Restore の組で、OpacityLayer は SaveLayer と Restore の組で、子を包みます。ContainerLayer と PictureLayer は、Paint でこの組を持ちません。そのため、変換・クリップ・不透明度の Layer が変えたキャンバスの状態は、後ろに並ぶ Layer へ引き継がれません。新しい Layer を足すときも、Paint で変えたキャンバスの状態は Restore で戻します。実際に3つの Layer が同じ絵へ何をするかは、実験: 描画層 で確かめられます。

Layout のあとに Paint を実行する

Layout は、その Layer と子の描画境界(PaintBounds)を計算します。PictureLayer は Picture の CullRect、ContainerLayer は子の境界をすべて含む外接矩形、TransformLayer は変換後の矩形です。Paint は、計算済みの内容をキャンバスに合成します。ILayer の契約は次のとおりです。

• Layout で境界を確定してから、同じコンテキストで Paint を呼ぶこと

LayerRenderer.Render(root, context) が、この2つを順に呼びます。描画先のクリア、フラッシュ、SKSurface の所有権は、呼び出し側の仕事です。LayerContext が持つのは、描画先の SKCanvas だけです。

Clone は何を共有し、何を共有しないか

Clone は、子を再帰的に複製して、独立したツリーを作ります。描画リソースの所有権は移さず、元と共有する場合があります。

区分	内容
共有される	PictureLayer の SKPicture の参照
共有される	ClipRoundRectLayer の SKRoundRect と、ClipPathLayer の SKPath の参照
共有されない	木の構造(Children の一覧と、各 Layer のインスタンス)
共有されない	値で持つ合成の設定(Alpha、Transform、ClipRectLayer の ClipRect、ClipBehavior)。値のコピーになる
共有されない	PaintBounds。複製したツリーに Layout を呼んだときに計算される

自分で Layer を足すときは、Clone が何をコピーして何を参照するかを決めます。記録済みの絵のような描画リソースは参照にして、設定の値はコピーにします。参照にする場合は、所有者と寿命を決めます。

SKPicture の所有権は、複製先に移りません。複製を描いているあいだは、元の持ち主が SKPicture を有効な状態に保つ必要があります。複製した側で破棄すると、同じ SKPicture を使う元のツリーも描けなくなります。

• 共有する SKPicture、SKRoundRect、SKPath は、描画が完了するまで変更・破棄しないこと

複製を描画スレッドへ渡す理由は、エンジン層 の「なぜ Layer を複製して描画スレッドに渡すのか」にあります。

CPU の Bitmap に描く

GL を使わずに Layer ツリーを確かめるには、LayerBitmapRenderer を使います。Render(root, imageSize) は、ツリーに Layout を呼んでから、透明で初期化した新しい SKBitmap に描いて返します。返された SKBitmap は、呼び出し側が破棄します。root が null なら ArgumentNullException、imageSize の幅か高さが 0 以下なら ArgumentOutOfRangeException です。

SKBitmap を png にするには、拡張メソッド Save を使います。既定の形式は png、品質は 100 です。保存先に同名のファイルがあれば上書きし、親のディレクトリは作りません。

using var bitmap = new LayerBitmapRenderer().Render(root, new SKSizeI(400, 300));
bitmap.Save("output.png");

LayerBitmapRenderer と Save は FloatSoda.Rendering にあります。RenderObject ツリーや Widget ツリーを描くヘッドレスの描画器は、FloatSoda.Testing の RenderObjectBitmapRenderer と WidgetBitmapRenderer です。

手を動かして確かめる続きは、実験: 描画層 と、描画が届くまで(4段) の2段目にあります。