本篇作為技術分享系列的第一篇，詳細講一下 SVG 的解析和繪制，這部分功能的研究和最終實現由團隊的 @黃超超 同學負責，感謝提供技術文檔和支持。

首先我們來看一下 SVG 的文件結構和組成

SVG (Scalable Vector Graphics) 是一種可縮放矢量圖形，使用 XML 格式來定義，是一種 W3C 標準，圖像在放大或改變尺寸的情況下其圖形質量不會有所損失。

下面是一個簡單的 SVG 的文件結構例子：

<?xml version="1.0" standalone="no"?>
<!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 1.1//EN" "http://www.w3.org/Graphics/SVG/1.1/DTD/svg11.dtd"
 
>
<svg width="100%" height="100%" version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
<circle cx="100" cy="50" r="40" stroke="black" stroke-width="2" fill="red"/>
</svg>

從文件結構來看，SVG 確實是一種標準的 XML 格式，而裏面的元素，從字面上來看，是一個坐標為（100，50），半徑為40，填充色為紅色，線條為黑色，線寬為2的圓形。下面我們來看看 SVG 文件裏面的基本元素和屬性：

1. 結構元素

<defs>, <g>, <svg>, <symbol>, <use>

2. 圖形元素

<line>, <circle>, <ellipse>, <polygon>, <polyline>, <rect>, <path>

這些標簽相信大家都不陌生，幾乎每種界面語言都有類似的標記。在 SVG 裏，最常用的還是<path>, 用它可以表示前面所有的標簽。

3. 特殊元素

<image> ：圖片，源通常由 base64 string 或 url 表示。它通常出現在這種場景：通過 PhotoShop 編輯一張圖片後，導出為 SVG 格式，這時文件裏就存在 <image> 標簽，之後再導入到 AI 中進行路徑編輯，導出為 SVG 格式，就有了一張可以描繪路徑，又包含 <image> 底圖的 SVG 文件了。

<text> ：文本，設置文字內容和字體字號等信息後，就可以在 SVG 中顯示這些文字。 <text> 支持 transform 屬性，可以旋轉縮放文字，同時還支持 style, css 代碼可以直接添加進來。

完整的元素列表參考這裏：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/SVG/element

4. 元素的若幹屬性

opacity, fill, stroke, stroke-width, stroke-miterlimit, fill-opacity, stroke-opacity, fill-rule, stroke-dasharray, stroke-dashoffset, stroke-linecap, stroke-linejoin, transform

這些都不難理解，代表了元素的透明度，填充，線條，變換等，因為 SVG 是 W3C 標準，所以以上這些外觀屬性，在 CSS 中都有對應的屬性。另外，SVG 還支持其他的屬性類型，如動畫事件/動畫定時/關鍵幀動畫/圖形屬性/過濾器等，十分強大。

完整的屬性列表參考這裏：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/SVG/attribute

來看一個例子：自上而下，分別包含了 兩個矩形，一個圓形，一個橢圓，一條直線，一條折線，一個多邊形和一條自定義 path。

<?xml version="1.0" standalone="no"?>
<svg width="200" height="250" version="1.1" viewBox="0 0 200 250" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <rect x="10" y="10" width="30" height="30" stroke="black" fill="transparent" stroke-width="5"/>
  <rect x="60" y="10" rx="10" ry="10" width="30" height="30" stroke="black" fill="transparent" stroke-width="5"/>
  <circle cx="25" cy="75" r="20" stroke="red" fill="transparent" stroke-width="5"/>
  <ellipse cx="75" cy="75" rx="20" ry="5" stroke="red" fill="transparent" stroke-width="5"/>
  <line x1="10" x2="50" y1="110" y2="150" stroke="orange" fill="transparent" stroke-width="5"/>
  <polyline points="60,110 65,120 70,115 75,130 80,125 85,140 90,135 95,150 100,145"
      stroke="orange" fill="transparent" stroke-width="5"/>
  <polygon points="50,160 55,180 70,180 60,190 65,205 50,195 35,205 40 190 30 180 45 180"
      stroke="green" fill="transparent" stroke-width="5"/>
  <path d="M20,230 Q40,205 50,230 T90,230" fill="none" stroke="blue" stroke-width="5"/>
</svg>

這裏對上面的示例代碼做一些補充說明：

① 計量單位 width height x y 等沒有顯示指定單位，這時我們認為單位就是 px。也可以明確指定單位 in cm 等，這時會根據當前設備的環境來換算為 px 顯示。

② viewBox 定義了畫布上可以顯示的區域，格式為 “x y width height”，如上圖的 viewBox=“0 0 200 250”，從(0,0)點開始，寬高 200 * 250的區域，SVG 的 width=“200”，height=“250”，所以當前縮放比是1. 如果 SVG width=“400” height=“500”，則會有兩倍的放大效果。

③ path 和其他元素的對比 在 SVG 中 path 是最常用的元素，和 polyline 做對比，path 也可以通過 d 的設置完成一樣的折線或曲線，而且只需要很少的點就可以創建平滑的曲線，但 polyline 需要設置大量的點才能達到平滑的效果。所以從制作難度和縮放效果看，path 是更好的選擇。

接下來看一下 SVG 的繪制過程

首先說明繪制的兩個基本原則：

1. 解析順序和繪制順序一致，都要遵守 XML 中元素的位置排列。借用上面的例子，SVG 中元素在 XML 中有固定的排列順序，我們解析時會遵守這個順序，繪制時同樣也會遵守這個順序。也就是說先出現的元素，會出現在繪制的底層，而後出現的元素，會出現在繪制的頂層，如果元素間位置有重疊，則會出現頂層元素遮擋底層元素的情況。

2. 子節點會繼承父節點的一些屬性，如 opacity，transform 等。這點在繪制時需要特別註意，opacity 等靜態屬性需要繼承，而 transform 等屬性需要做矩陣變換才能得到子節點最終 transform。

來畫手繪視頻中對 SVG 的處理過程

處理中遇到的一些特殊情況和處理

1、解析SVG文檔時，忽略DTD驗證

雖然是 DTD 是 XML 解析的標準驗證方式，但是很多工具制作的 SVG，DTD 會缺失，所以解析時應該忽略 DTD 驗證，不然會直接造成解析錯誤

2、解析SVG文檔時，一些元素的屬性值可能有多種分隔/表明方式

多邊形的點集，元素的 transform，都是一個數字集合，集合的分割方式可能是 “空格”，“,” 也可能是其他符號，所以在解析時需要兼容多種分割方式。

顏色的表示，長度單位等，也可能會出現多種形式，如顏色有已知顏色和顏色值等形式，都需要做兼容。

3、元素的某些屬性會繼承父級元素

transform，透明度等屬性，都需要考慮父級元素的繼承關系。transform 會復雜一些，transform [3*2] 的 矩陣，會包括縮放/平移/旋轉 等信息，子元素的平移信息，需要和父級元素做縮放相乘後，再做平移。

4、元素屬性的默認值

很多工具導出的 SVG，是會忽略一些屬性的，而這些屬性如果沒有值，我們是沒辦法正確顯示的。所以我們需要針對它們設置默認值。例如 fill 默認應該是 none，stroke 默認是 black，stroke-width 默認為1px，fill-rule 默認為 nonzero。這裏重點說一下 fill-rule，它分為 evenodd 和 nonzero 兩種方式：

EvenOdd:確定一個點是否位於填充區域內的規則，具體方法是從該點沿任意方向畫一條無限長的射線，然後計算該射線在給定形狀中因交叉而形成的路徑段數。 如果該數為奇數，則點在內部；如果為偶數，則點在外部。

Nonzero:確定一個點是否位於路徑填充區域內的規則，具體方法是從該點沿任意方向畫一條無限長的射線，然後檢查形狀段與該射線的交點。 從零開始計數，每當線段從左向右穿過該射線時加1，而每當路徑段從右向左穿過該射線時減 1。 計算交點的數目後，如果結果為零，則說明該點位於路徑外部。 否則，它位於路徑內部。

5、解析順序與渲染順序，描邊與填色的順序

解析順序和渲染順序必須一致，並且和 XML 中的順序一致，否則會出現錯誤的遮擋現象和繪制順序倒轉。描邊和填色的順序，基本原則是，單個元素的描邊完成後，操作填色，然後再操作下一個元素。當然這裏的填色可以靈活控制，比如保存所有填色，等所有描邊完成後，一次性填色。

6、包含<image>標簽的繪制

包含 <image> 標簽的 SVG，處理起來會有些特殊的地方。這種 SVG 的存在，一般是畫師通過 PS 編輯圖片後，再導入 AI 中生成的 SVG。處理這種 SVG 的繪制時，基本思路是：解析 <image> 標簽，當做 SVG 的底圖，用一個透明遮罩擋住；然後解析後面的 <path> 標簽，這是只需要解析 path 和 stroke，不需要 fill，用這裏的 path 去塗抹底圖，塗抹過的地方，透明遮罩失效，底圖露出，就達到了塗抹出底圖線條的目的。按照這個思路把底圖塗抹出來，類似刮刮卡的感覺。

到這裏，SVG 的基本知識、解析和繪制原理就介紹完了，當然這只是很基礎的過程，在後面我們會整理出一些很特殊的 SVG 格式的解析和繪制思路，屆時和大家分享，謝謝。

UWP 手繪視頻創作工具技術分享系列 - SVG 的解析和繪制