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前言

在 .NET 环境下，OpenTK 为 SkiaSharp 提供了 OpenGL 支持，使得 SkiaSharp 能够利用 OpenGL 进行高效的 2D 渲染。这种结合能够充分发挥 GPU 的加速能力，从而提升渲染性能，尤其是在需要进行复杂图形处理或频繁更新的应用中，如游戏开发、图形编辑器或实时数据可视化等场景。本文将详细介绍两者的关系、使用场景，以及如何通过示例代码将它们集成到一个项目中。

一、SkiaSharp 简介

1. 什么是 SkiaSharp？

SkiaSharp 是 Google Skia 图形引擎的 .NET 封装，提供了一套跨平台、高效的 2D 图形绘制 API。
它的主要特点包括：

• 强大的 2D 绘图功能：绘制文本、矢量图形、图像等。
• 跨平台支持：兼容 Windows、Linux、macOS、iOS 和 Android。
• 抽象底层细节：支持多种后端（OpenGL、Direct3D、Metal、Vulkan 等），对开发者透明。
• 易于使用：以简单的 C# API 实现复杂的图形绘制。

2. SkiaSharp 的应用场景

• 绘制跨平台的 2D 界面（如图表、控件）。
• 实现自定义图形效果（如矢量动画）。
• 构建高性能的 UI 组件。

二、OpenTK 简介

1. 什么是 OpenTK？

OpenTK（Open Toolkit） 是一个专为 .NET 开发的开源框架，封装了 OpenGL（图形）、OpenGL ES（嵌入式图形）和 OpenAL（音频） 的功能。
它允许开发者直接使用底层 GPU 功能，实现高性能的 3D 渲染和多媒体处理。

2. OpenTK 的主要特点

• 灵活性高：直接控制 OpenGL 渲染管线，包括顶点、片段着色器等。
• 适用于高性能需求：例如游戏开发、3D 可视化。
• 跨平台支持：兼容主流桌面平台（Windows、Linux、macOS）。

3. OpenTK 的应用场景

• 构建游戏引擎或 3D 编辑器。
• 实现复杂的实时 3D 渲染效果。
• 使用 OpenGL 直接控制 GPU。

三、SkiaSharp 和 OpenTK 的关系

虽然 SkiaSharp 和 OpenTK 是两个独立的库，但它们可以协同工作。SkiaSharp 的某些后端渲染（如 SKGLControl ）依赖 OpenGL，这为它们的结合提供了可能性。以下是两者关系的几个关键点：

1. SkiaSharp 的 OpenGL 后端

SkiaSharp 提供了 OpenGL 支持，用于提高绘图效率：

• 在桌面端，SkiaSharp 使用 OpenGL 渲染 2D 图形（通过 SKGLControl）。
• OpenTK 是 OpenGL 在 .NET 环境下的一种实现，因此可以作为 SkiaSharp 的底层支持。

2. 互补的特性

特性	SkiaSharp	OpenTK
2D 图形绘制	高效、简单，功能强大	可实现，但代码复杂
3D 渲染支持	不支持	原生支持，灵活高效
底层控制能力	屏蔽底层实现，抽象度高	完全暴露 OpenGL API
开发难度	易于上手	需要熟悉 OpenGL 概念

两者的特性互补，使得在一些场景中，开发者可以结合它们实现 2D 和 3D 图形的混合渲染。

四、SkiaSharp 和 OpenTK 的结合使用

1. 使用场景

• 2D 和 3D 混合渲染：使用 OpenTK 渲染 3D 图形，并用 SkiaSharp 绘制叠加的 2D 图形。
• 共享 OpenGL 上下文：OpenTK 的 OpenGL 上下文可以传递给 SkiaSharp，利用 SkiaSharp 的高层 API 进行 2D 绘图。

2. 示例：SkiaSharp + OpenTK 动态绘制波形

以下示例演示如何通过 OpenTK 创建 OpenGL 上下文，并使用 SkiaSharp 绘制动态波形。

1. 环境依赖

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk"><PropertyGroup><OutputType>WinExe</OutputType><TargetFramework>net8.0-windows10.0.19041.0</TargetFramework><Nullable>disable</Nullable><UseWindowsForms>true</UseWindowsForms><ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings></PropertyGroup><ItemGroup>                                          <PackageReference Include="SkiaSharp" Version="3.118.0-preview.1.2" /><PackageReference Include="SkiaSharp.Views.WindowsForms" Version="3.118.0-preview.1.2" /></ItemGroup>
</Project>

2. 编写代码

构建SkiaOpenGLControl，继承GLControl

using OpenTK.GLControl;
using OpenTK.Graphics.OpenGL;
using SkiaSharp;public class SkiaOpenGLControl : GLControl
{private GRContext _grContext;                      // SkiaSharp 上下文private GRBackendRenderTarget _renderTarget;       // Skia 渲染目标private SKSurface _skSurface;                      // Skia 表面private bool _initialized = false;                 // 控件是否已初始化private readonly object _lock = new object();      // 锁对象，确保线程安全public SkiaOpenGLControl(): base(GLControlSettings.Default){Initialize();}private void Initialize(){if (_initialized) return;MakeCurrent(); // 绑定 OpenGL 上下文var glInterface = GRGlInterface.Create();_grContext = GRContext.CreateGl(glInterface);CreateSkiaSurface();_initialized = true;}private void CreateSkiaSurface(){_skSurface?.Dispose();_renderTarget?.Dispose();int width = Width;int height = Height;GL.BindFramebuffer(FramebufferTarget.Framebuffer, 0);var framebufferInfo = new GRGlFramebufferInfo(0, (uint)All.Rgba8);_renderTarget = new GRBackendRenderTarget(width, height, 0, 8, framebufferInfo);_skSurface = SKSurface.Create(_grContext, _renderTarget, GRSurfaceOrigin.BottomLeft, SKColorType.Rgba8888);}public void RenderOnUIThread(Action<SKCanvas> drawAction){lock (_lock){MakeCurrent();var canvas = _skSurface.Canvas;canvas.Clear(SKColors.White);drawAction(canvas);canvas.Flush();SwapBuffers();}}protected override void OnResize(EventArgs e){base.OnResize(e);if (_initialized){MakeCurrent();CreateSkiaSurface();}}protected override void Dispose(bool disposing){if (disposing){_skSurface?.Dispose();_renderTarget?.Dispose();_grContext?.Dispose();}base.Dispose(disposing);}
}

构建绘图数据队列+定时生成绘图数据，触发UI刷新

using SkiaSharp;
namespace GLControlExample
{public partial class Form2 : Form{private readonly SkiaOpenGLControl _skiaControl;private Thread _drawThread;private bool _isRunning;private readonly Queue<List<SKPoint>> _waveDataQueue = new(); // 绘图数据队列private readonly object _queueLock = new();                  // 队列锁private float _time;public Form2(){InitializeComponent();_skiaControl = new SkiaOpenGLControl { Dock = DockStyle.Fill };Controls.Add(_skiaControl);}private void Form2_Load(object sender, EventArgs e){_isRunning = true;_drawThread = new Thread(GenerateWaveData){IsBackground = true};_drawThread.Start();// UI 定时绘图var timer = new System.Windows.Forms.Timer { Interval = 16 };timer.Tick += (s, args) =>{List<SKPoint> waveData;lock (_queueLock){if (_waveDataQueue.Count == 0) return;waveData = _waveDataQueue.Dequeue();}// 在 UI 线程中绘图_skiaControl.RenderOnUIThread(canvas =>{DrawWave(canvas, waveData);});};timer.Start();}private void GenerateWaveData(){while (_isRunning){var width = _skiaControl.Width;var height = _skiaControl.Height;var points = new List<SKPoint>();for (int i = 0; i < width; i += 5){float x = i;float y = (float)(height / 2 + Math.Sin((_time + i) * 0.05) * 50);points.Add(new SKPoint(x, y));}lock (_queueLock){_waveDataQueue.Enqueue(points);if (_waveDataQueue.Count > 10) _waveDataQueue.Dequeue(); // 控制队列长度}_time += 0.5f;Thread.Sleep(16); // 控制生成频率}}private void DrawWave(SKCanvas canvas, List<SKPoint> points){using var paint = new SKPaint{Color = SKColors.Blue,StrokeWidth = 2,IsAntialias = true};canvas.DrawPoints(SKPointMode.Polygon, points.ToArray(), paint);}protected override void OnFormClosing(FormClosingEventArgs e){_isRunning = false;_drawThread.Join();base.OnFormClosing(e);}}
}

3. 运行程序

五、总结

1. 适用场景

• SkiaSharp 适合需要高效 2D 绘图的应用场景，例如绘制图表、界面或文本。
• OpenTK 则是实现高性能 3D 渲染和复杂图形处理的理想工具。

2. 结合优势

通过结合 SkiaSharp 和 OpenTK，开发者可以在 OpenGL 提供的灵活环境中，轻松实现 2D 和 3D 图形的混合渲染。

3. 实践建议

• 如果项目主要是 2D 绘图，优先使用 SkiaSharp。
• 如果需要 3D 渲染或底层控制，考虑直接使用 OpenTK。

SkiaSharp 和 OpenTK 是两个互补的工具，灵活搭配使用可以大大提升开发效率和图形效果的表现力。