[UWP]抄抄《CSS 故障藝術》的動畫

1. 前言

什麼是故障藝術（Glitch Art 風）？我們熟知的抖音的 LOGO 正是故障藝術其中一種表現形式。它有一種魔幻的感覺，看起來具有閃爍、震動的效果，很吸引人眼球。故障藝術它模擬了畫面信號出現故障導致成像錯誤的感覺。青色色塊與紅色色塊無法重合就是這種故障的體現。從膠片時代開始到今天的數位時代，這種故障一直是觀眾非常熟悉的現象。

上個月看到CSS 故障藝術這篇文章，最近想轉換心情於是開始抄它的動畫了（順便為博客園的UWP板塊弔命）。CSS的mix-blend-mode好像很好用，這次用UWP中Win2D的BlendEffect模仿它的玩法。

2. 什麼是BlendEffect

Microsoft.Graphics.Canvas.Effects命名空間下的BlendEffect 用於組合兩張圖片（分別是作為輸入源的Background和Foreground），它包含多種模式，如下圖所示：

要使用BlendEffect，需要為它設置Mode，並將Foreground和Background設置為CompositionEffectSourceParameter：

var blendEffect = new BlendEffect()
{
    Mode = BlendEffectMode.Screen,
    Foreground = new CompositionEffectSourceParameter("Main"),
    Background = new CompositionEffectSourceParameter("Tint"),
};

然後使用這個BlendEffect創建Brush，並用SetSourceParameter設置它的Foreground和Background為需要混合的兩個CompositionBrush：

var effectFactory = compositor.CreateEffectFactory(blendEffect);
var blendEffectBrush = effectFactory.CreateBrush();
blendEffectBrush.SetSourceParameter("Main", foregroundBrush);
blendEffectBrush.SetSourceParameter("Tint", backgroundBrush);

這樣Foreground和Background就會根據Mode指定的模式進行混合。

3. 各種模式下的文字混合效果

CompositionAPI沒有提供文字書寫的功能，倒是Win2D有提供這個功能，我在用Win2D實現鏤空文字有介紹如何使用Win2D創建出一個包含文字的CompositionSurfaceBrush，這次把它重新封裝了一下，然後使用下麵的代碼顯示各種模式下的混合效果。

private void AddTextToRoot(BlendEffectMode blendEffectMode)
{
    var redBrushWrapper = CreateTextToBrushWrapper(blendEffectMode.ToString(), Colors.Red);
    var blueBrushWrapper = CreateTextToBrushWrapper(blendEffectMode.ToString(), Colors.Cyan);
    blueBrushWrapper.Brush.Offset = new Vector2(-4f, 0);

    var textVisual = Compositor.CreateSpriteVisual();
    textVisual.Brush = CreateBrush(blueBrushWrapper.Brush, redBrushWrapper.Brush, blendEffectMode);
    textVisual.Size = new Vector2(400, 70);
    var background = new Rectangle { Height = 70, Width = 400 };

    ElementCompositionPreview.SetElementChildVisual(background, textVisual);
    Root.Children.Add(background);
}

private CompositionBrush CreateBrush(CompositionBrush foreground, CompositionBrush background, BlendEffectMode blendEffectMode)
{
    var compositor = Window.Current.Compositor;
    var effect = new BlendEffect()
    {
        Mode = blendEffectMode,
        Foreground = new CompositionEffectSourceParameter("Main"),
        Background = new CompositionEffectSourceParameter("Tint"),
    };
    var effectFactory = compositor.CreateEffectFactory(effect);
    var compositionBrush = effectFactory.CreateBrush();
    compositionBrush.SetSourceParameter("Main", foreground);
    compositionBrush.SetSourceParameter("Tint", background);

    return compositionBrush;
}

上圖為各種BlendEffectMode下紅色和藍色文字的混合效果。

4. 圖片的 Glitch Art 風

理解BlendEffect的用法和作用後，現在可以做些故障藝術的嘗試了。拿下麵這張圖片來嘗試：

private (CompositionBrush compositionBrush, CompositionSurfaceBrush compositionSurfaceBrush) CreateBrush(string imageName, Color color)
{
    var compositor = Window.Current.Compositor;
    var loadedSurface = LoadedImageSurface.StartLoadFromUri(new Uri("ms-appx:///Assets/Images/" + imageName));
    var compositionSurfaceBrush = compositor.CreateSurfaceBrush();
    compositionSurfaceBrush.Surface = loadedSurface;
    var compositionBrush = CreateBrush(compositionSurfaceBrush, compositor.CreateColorBrush(color), BlendEffectMode.Lighten);
    return (compositionBrush, compositionSurfaceBrush);
}

使用上面的代碼分別將這張圖片與從Colors.Red（255，0，0）和Colors.Cyan（0，255，255）創建出來的CompositionColorBrush使用BlendEffectMode.Lighten進行混合，得到下麵的效果：

var compositor = Window.Current.Compositor;
var (foreground, foregroundBrush) = CreateBrush(imageName, Colors.Cyan);
var (background, backgroundBrush) = CreateBrush(imageName, Colors.Red);
foregroundBrush.Offset = new Vector2(10, 0);

var brush = CreateBrush(foreground, background, BlendEffectMode.Darken);

使用BlendEffectMode.Darken將兩張圖片混合，再把其中一張圖偏移10像素後，得到如下效果，這樣圖片的故障藝術分格就完成了：

5. 動態類抖音風格 Glitch 效果

繼續抄動畫，連標題一起抄。將兩個文字的CompositionSurfaceBrush使用BlendEffectMode.Lighten進行混合，然後對它們的Offset做動畫：

CreateBrush(backgroundWrapper.Brush, foregroundWrapper.Brush, BlendEffectMode.Lighten);

StartOffsetAnimation(backgroundWrapper.Brush, TimeSpan.FromSeconds(0.95), TimeSpan.Zero);
StartOffsetAnimation(foregroundWrapper.Brush, TimeSpan.FromSeconds(1.1), TimeSpan.FromSeconds(0.2));


private void StartOffsetAnimation(CompositionSurfaceBrush brush, TimeSpan duration, TimeSpan delay)
{
    var offsetAnimation = Compositor.CreateVector2KeyFrameAnimation();
    offsetAnimation.Duration = duration;
    offsetAnimation.DelayTime = delay;
    offsetAnimation.IterationBehavior = AnimationIterationBehavior.Forever;

    void addKey(float key, float top, float left)
    {
        offsetAnimation.InsertKeyFrame(key, new Vector2(top * 2.5f, left * 2.5f));
    };
    addKey(.1f, -0.4f, -1.1f);
    addKey(.2f, 0.4f, -0.2f);
    addKey(.3f, 0f, .5f);
    addKey(.4f, -0.3f, -0.7f);
    addKey(.5f, 0, .2f);
    addKey(.6f, 1.8f, 1.2f);
    addKey(.7f, -1f, .1f);
    addKey(.8f, -0.4f, -0.9f);
    addKey(.9f, 0, 1.2f);
    addKey(1, 0, -1.2f);
    brush.StartAnimation(nameof(CompositionSurfaceBrush.Offset), offsetAnimation);
}

再在中間放一條上下移動的黑線，故障的效果就出來了：

6. 更複雜的Glitch效果

這次沒法完全抄CSS的動畫了，我能力有限，大致抄個意思得了。

創建兩個白色黑底帶陰影（BlurAmount = 0）的文字（如下所示）：

錯開幾個像素後用BlendEffectMode.Multiply混合在一起，一種更複雜的故障藝術動畫就完成了：

再在後面放一個白色的文字，分別調整前面兩個文字的高度，效果如下：

然後對前面兩個文字的高度進行動畫，效果就出來了：

StartHeightAnimation(redBrushWrapper, new List<(double, double)>() { (0, 1), (20, 80), (60, 15), (100, 105) }, TimeSpan.FromSeconds(1), TimeSpan.Zero);
StartHeightAnimation(blueBrushWrapper, new List<(double, double)>() { (0, 110), (20, 112.5), (35, 30), (50, 100), (60, 50), (70, 85), (80, 55), (100, 1) }, TimeSpan.FromSeconds(1.5), TimeSpan.Zero);

private void StartHeightAnimation(TextToBrushWrapper brush, List<(double, double)> keyFrames, TimeSpan duration, TimeSpan delay)
{
    var storyboard = new Storyboard();

    var animation = new DoubleAnimationUsingKeyFrames();
    animation.EnableDependentAnimation = true;
    Storyboard.SetTarget(animation, brush);
    Storyboard.SetTargetProperty(animation, nameof(TextToBrushWrapper.Height));

    foreach (var item in keyFrames)
    {
        animation.KeyFrames.Add(new LinearDoubleKeyFrame { KeyTime = duration / 100 * item.Item1, Value = item.Item2 });
    }

    storyboard.Children.Add(animation);
    storyboard.RepeatBehavior = RepeatBehavior.Forever;

    storyboard.BeginTime = delay;
    storyboard.Begin();
}

7. 結語

為了從大佬那裡抄動畫我還特地新建了一個項目。

原文還有很多動畫可以參考，但我半途而廢了，搞明白大致的原理後新鮮感就過去了。看起來CPU、GPU的占用也不高，只是暫時想不到有什麼實際應用的場景，博客也寫了，圖片也截了，玩膩就拋棄。

8. 源碼

DinoChan_uwp_design_and_animation_lab 一個收集UWP的設計和動畫的項目。