带设计师支持的 Alpha 通道合成的 Windows 窗体

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下载说明

请将 AlphaForm_1_1_3_Part2.zip 中的解压后的文件夹 (Help 和 SlidingPanes) 添加到 AlphaForm_1_1_3_Part1.zip 的主项目文件夹中。

引言

Windows 长期以来一直具有指定区域或透明色键的功能，允许您定义任意的窗口边框。这通常用于背景图像，将图像轮廓定义为窗口框架。然而，此边框以一位掩码与桌面合成，导致像素化边界。尤其 unattractive 的是曲线边框，它需要抗锯齿和逐像素合成。除了难看之外，定义区域和/或透明色键以实现基于图像的复杂窗口框架并不容易。

这是一个 Windows Forms 控件，它使用 Win32 API，不使用 WPF。该控件允许您在 Forms 设计器中布局带 Alpha 通道的 32 位图像，并在图像的用户指定区域内排列其他控件。在运行时，该控件将生成一个逐像素 Alpha 合成的窗体与桌面。窗体的 Region 属性定义了用于托管其他控件的窗体区域，并且该区域是根据图像的 Alpha 通道即时计算的。该控件还支持运行时更改图像。在讨论代码细节之前，让我们先了解如何使用它。

如何使用

1. 有两个控件：AlphaFormTransformer 和一个辅助控件 AlphaFormMarker。在您的项目中引用 AlphaFormTransformer.dll 并将它们添加到工具箱。
2. 在设计器中从一个 Form 开始，并将其 FormBorderStyle 设置为 None。
3. 将 AlphaFormTransformer 控件 (AFT) 的一个实例拖到 Form 上并将其停靠以填充。AFT 必须与 Form 大小相同。
4. 在 Form 的 Load 事件处理程序（或 OnLoad 重载）中，添加对 TransformForm() 的调用。
   

   alphaFormTransformer1.TransformForm();

5. 选择一个带 Alpha 通道的 32 位 PNG 或 TIF 图像作为 AFT 控件的背景图像。此图像需要将所需的窗口框架元素通过其 Alpha 通道进行遮罩，并在内部的透明区域中容纳其他控件。

   

6. 选择窗体，并将其宽度和高度设置为与图像的宽度和高度相同。这是一个重要的先决条件。窗体、AFT 控件和 AFT 的背景图像都必须具有相同的尺寸。
7. 单独的 Alpha 通道不足以让 AFT 计算主窗体的 Region 来显示您将要添加的控件。但我们使其变得容易。将 AlphaFormMarker (AFM) 控件拖到将显示控件的每个透明区域中。这些区域必须完全由非透明边框界定。每个标记只需要位于透明区域中的任何位置，并且其中心（由十字准线显示）必须落在透明像素上。定位后，可以将其设置为所需的最小尺寸，或将其发送到后面以使其不再碍事。重要的是要注意，它们必须添加到 AFT 中，而不是添加到任何其他容器控件中。如果您决定稍后添加它们，请注意这一点。最后，它们在运行时会被隐藏。
   
   标记的 FillBorder 属性指定了将构建区域的非透明像素边框的深度。合成图像通常有半透明的边缘。因此，需要从标记位置构建的区域需要扩展一定数量的像素进入（从合成的角度来看是*下方*）半透明区域，否则您会透过这些边缘看到桌面。您希望边框值足够大以覆盖半透明边缘的厚度（通常是几个像素），但又不能太大，以免其超出图像框架的另一侧。

   

8. 现在，将您喜欢的任何其他控件添加到图像的内部透明区域。AFT 是一个容器控件（继承自 Panel），因此您会将控件添加到其中。图像在运行时将始终遮罩出控件区域，但在设计时则不一定。如果您不将控件的背景颜色设置为透明，它可能会在设计器中覆盖图像的遮罩边框，因为它位于顶部，而在运行时它位于 Alpha 通道图像的下方。通过将控件的背景颜色设置为透明，您可以有效地模拟运行时行为。这样做有助于您进行布局，即使您之后将其更改为非透明颜色。并非所有控件都支持非透明背景颜色，因此在某些情况下，您的控件可能会在设计器中覆盖图像边框。

   

9. 就这样，让我们运行并看看我们有什么。

   

10. 可选地，我们可以设置主 Form 的背景图像属性，并将每个控件的背景颜色设置为透明。这允许我们拥有自定义背景，如下所示。您也可以通过使用额外的控件（如面板）并为每个面板设置自己的背景来实现这一点。

    

运行时换肤

在运行时，您可以通过调用 UpdateSkin 并传递一个新的位图作为窗口框架来更改窗体的 Alpha 通道图像。但是，如果新位图的 Alpha 通道与当前位图不同，则必须在调用此方法 *之前* 执行以下操作：

1. 如果图像大小已更改，请重新调整主 Form 和 AFT 的大小以匹配（如果 AFT 已停靠，则只需调整 Form）。
2. 重新定位所有 AFM 标记，以便可以计算窗体的区域。
3. 根据需要重新定位所有其他控件。

另一方面，如果您的新图像具有相同的大小和 Alpha 值，但 RGB 值不同，那么您只需要调用此方法。源解决方案中有一个示例项目，演示了如何更改运行时图像。

工作原理

正如您可能已经猜到的，我们实际上是在创建一个第二个窗口，该窗口将合成的图像放置在主 Form 的顶部。这一切都发生在 TransformForm() 中，它执行以下操作：

1. 创建了一个分层窗口 Form。这是一个设置了 WS_EX_LAYERED 扩展样式位的窗口。Windows 将在窗口内容通过 Win32 调用 UpdateLayeredWindow() 设置后，在桌面上进行 Alpha 通道合成。我们已经用一个名为 LayeredWindowForm 的类包装了它。

   m_lwin = new LayeredWindowForm();
   
   // Setting the layered Window's TopMost to the main
   // Form's value keeps the relative Z order the same for
   // the pair of Windows
   m_lwin.TopMost = ParentForm.TopMost;
   
   // We don't want the layered Window Form to show in the taskbar
   m_lwin.ShowInTaskbar = false;
   
   // These will handle dragging for both the layered Window
   // and the main Form.
   m_lwin.MouseDown += new MouseEventHandler(LayeredFormMouseDown);
   m_lwin.MouseMove += new MouseEventHandler(LayeredFormMouseMove);
   m_lwin.MouseUp += new MouseEventHandler(LayeredFormMouseUp);
   ParentForm.Move += new EventHandler(ParentFormMove);
   
   // Layered form shown with same size and location
   // It's not necessary to set the size of the layered
   // Window as LayeredWindowForm.SetBits() will do this.
   m_lwin.Show(ParentForm);
   m_lwin.Location = ParentForm.Location;

2. 从 AFT 的背景图像属性中提取一个位图。在某些情况下，它可能会被缩放（参见此处关于 DPI 支持的注释）。之后，将调用 UpdateSkin()。
   
   

   if (BackgroundImage != null)
   {
     // A prerequisite with this control is that the main Form's size
     // is set equal to the background image size. However, if the main
     // Form's AutoScaleMode is set to DPI, and the application is run
     // on a system where the font or DPI resolution differs from the
     // design time values, then .NET will scale the form and all its
     // controls. However the background image is not scaled, so we'll
     // catch that condition here and scale the image accordingly.
     // Again, this logic works *assuming* you always set the main Form's
     // size equal to the image size at design time.
     if (BackgroundImage.Size != ParentForm.Size)
     {
       aphaBmap = new Bitmap(ParentForm.Width, ParentForm.Height);
       Graphics gr = Graphics.FromImage(aphaBmap );
       gr.SmoothingMode = SmoothingMode.HighQuality;
       gr.CompositingQuality = CompositingQuality.HighQuality;
       gr.InterpolationMode = InterpolationMode.HighQualityBicubic;
       gr.DrawImage(BackgroundImage, new Rectangle(0, 0, ParentForm.Width,
         ParentForm.Height),
         new Rectangle(0, 0, BackgroundImage.Width, BackgroundImage.Height),
                           GraphicsUnit.Pixel);
       gr.Dispose();
     }
     else
       aphaBmap = new Bitmap(BackgroundImage);
   }
   
   // Update the layered Window bits and Form region
   UpdateSkin(aphaBmap);

3. 在 UpdateSkin 中，将创建一个来自图像 Alpha 通道的数组。这将在下一步中用于构建主 Form 的 Region。

   // Seems faster albeit somewhat wasteful to marshal to a
   // managed array than to use Bitmap.GetPixel. If you're
   // OK with unsafe code, then define FAST_ALPHA_BUILD and
   // enable unsafe compilation.
   byte[] mngImgData = new byte[m_alphaBitmap.Height * bData.Stride];
   Marshal.Copy(bData.Scan0, mngImgData, 0, mngImgData.Length);
   for (int j = 0; j < m_alphaBitmap.Height; j++)
   {
     int ai = j * bData.Stride + 3;
     for (int i = 0; i < m_alphaBitmap.Width; i++, ai += 4)
     {
       alphaArr[i, j] = mngImgData[ai];
     }
   }

4. 仍在 UpdateSkin 中，主 Form 的 Region 被构建。Region 将定义您放置控件的 Form 的可见区域（控件托管在 AFT 中，但一切都由主 Form 的区域裁剪）。Region 是通过从用户指定的 AFM 标记执行种子填充类型的操作即时构建的，该操作发生在 UpdateRectListFromAlpha() 中。这些标记只不过是您在设计模式下拖到 Form 上的特殊辅助控件。本质上，我们正在填充图像 Alpha 通道的特定透明区域。对于每个这样“填充”的像素，我们都会生成一个矩形来用于构建主 Form 的 Region。

   Rectangle bounds = new Rectangle();
   ArrayList rectList = new ArrayList();
   
   // The location of each AlphaFormMarker control serves as a seed point
   // location for building the set of rectangles that describe the
   // enclosed transparent region (within the background image's alpha
   // channel) around that point.
   foreach (Control cntrl in Controls)
   {
     if (typeof(AlphaFormMarker).IsInstanceOfType(cntrl))
     {
       AlphaFormMarker marker = (AlphaFormMarker)cntrl;
       UpdateRectListFromAlpha( rectList, ref bounds,
         new Point(marker.Location.X + marker.Width / 2,
         marker.Location.Y + marker.Height / 2), alphaArr,
         m_alphaBitmap.Width, m_alphaBitmap.Height,
         (int)marker.FillBorder);
   
       // Hide the marker as we don't want to see it at run time.
       marker.Visible = false;
     }
   }
   
   // Build the main Form's region
   ParentForm.Region = RegionFromRectList(rectList, bounds);

5. 最后，在 UpdateSkin 中，Alpha 通道图像位图被设置为分层 Form。

   // Set the layered Window bitmap
   m_lwin.SetBits(m_alphaBitmap); 

6. 在 TransformForm() 的底部，AFT 的背景图像和磁贴从主 Form 复制。这允许我们拥有自定义背景图像（如果需要）。

   // Swap in the main form's background image (if any) and layout
   BackgroundImage = ParentForm.BackgroundImage;
   BackgroundImageLayout = ParentForm.BackgroundImageLayout;

关注点

窗口的拖动是通过拖动分层窗口（我们的窗口框架）的任何可见部分来完成的。当 LayeredFormMouseMove() 中发生鼠标拖动事件时，它会移动主 Form，但让 Move 事件处理程序 ParentFormMove() 来移动分层窗口。这处理了在拖动操作之外移动 Form 的情况。例如，当任务栏的自动隐藏未选中时，Windows 可能会导致 Form 被重新定位。

在 Windows XP 上，ParentFormMove() 还会尝试帮助桌面和底层 Windows 赶上重绘已失效的区域（请记住，我们实际上在移动两个窗口，尽管其中分层窗口是双缓冲的）。如果检测到我们正在拖动 Form，它会根据 DragSleep 属性使主线程休眠。一个合理的 30 毫秒的值可以减少无效桌面部分的重绘干扰。在 Vista 下，此属性被忽略，因为 DWM 会对所有内容进行双缓冲。

最后，PInvoke 是不可避免的，因为分层窗口 API 和 ExtCreateRegion() 都需要使用，这是因为从 GraphicsPath 或 Region.Union() 构建 Region 的性能很差。

摘要

在本文中，我们介绍了一个 Windows Forms 控件，它允许您在具有设计器级别支持和运行时 Alpha 通道合成的情况下，构建任意复杂的基于图像的窗口元素。

历史

• 版本 1.0
• 首次发布
• 版本 1.1.1
• 2009/7/15：本文中的代码是一个名为“AlphaForm”的共享软件组件的基础，我现在根据 CodeProject 1.02 许可证免费发布。这是 1.1.1 版本，与原始 CodeProject 文章相比，它包含了一些新功能和错误修复。还提供了扩展的教程和编译的帮助文件。
• 1.1.3 版本包含了一些新功能和错误修复，即：
  • 显示和隐藏 Alpha 窗体的例程
  • x64 的错误修复
  • 演示多个、动画 Alpha 窗体的新示例