лекции / Shchupak_Yu._Win32_API_Razrabotka_prilozheniy_dlya_Windows

Для всех четырех функций в качестве последнего параметра можно передать значение NULL, если сам параметр не используется.

Использование функций SetWindowOrgExи SetViewportOrgEx требует дополнитель ных пояснений. Первая функция устанавливает, какая именно точка логического пространства отображается в точку (0, 0) физического пространства1. Соответствен но, вторая функция устанавливает, какая точка физического пространства отобра жается в точку (0, 0) логического пространства. Но учтите, что одновременное ис пользование обеих функций запрещено! Остановите свой выбор на одной из них, так как обе функции позволяют добиться одного и того же результата.

Пример использования приведенных функций для настройки страничной сис темы координат можно найти в листинге 2.3.

Для упрощения работы программиста Win32 API содержит несколько заготовок страничных систем координат, называемых режимами отображения (mapping modes).

В большинстве режимов отображения устанавливаются заранее выбранные га бариты окна и области просмотра. Эти габариты определяют размер единицы из мерения в страничной системе координат и коэффициент масштабирования при переходе к системе координат устройства. Впрочем, приложение может изменить положение начала координат окна и области просмотра, что позволяет выводить различные фрагменты геометрической модели в разных частях экрана.

Режим отображения контекста устройства выбирается следующей функцией:

int SetMapMode (HDC hDC, int iMapMode);

В этой функции параметр iMapMode задает один из восьми идентификаторов режимов отображения, приведенных в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Режимы отображения

1Это эквивалентно такому сдвигу осей, в результате которого точка (0, 0) логического пространства уже не относится к левому верхнему углу окна.

Если функция SetMapMode не вызывалась, то по умолчанию используется ре жим отображения MM_TEXT.

Таким образом, страничная система координат позволяет приложению стро ить свою геометрическую модель в произвольных координатах с произвольно выб ранными направлениями осей и физическим масштабом.

Следует отметить, что реальность, однако, не столь радужна, как может пока заться из последнего утверждения. Все получается великолепно до тех пор, пока вы отображаете отдельные точки при помощи функции SetPixel либо используете дру гие графические функции с пером толщиной 1 пиксел. Для этого при вызове функ ции CreatePen аргумент nWidth должен иметь нулевое значение. Но при попытке ри совать линии разной толщины вы столкнетесь с неприятными проблемами. Эти проблемы и пути их решения рассматриваются ниже в разделе «Вывод временной диаграммы напряжения переменного электрического тока» (листинг 2.3).

Мировая система координат

Страничная система координат имеет несколько недостатков, причиной которых являются следующие особенности архитектуры Win16 GDI API:

Дробные коэффициенты при отображении окна на область просмотра, что мо жет приводить к потере точности.

Неполная реализация API. Так, вывод текста не соответствует семантике от ражения относительно оси Y. Другими словами, если приложение направляет ось X справа налево, то текстовые строки все равно выводятся слева направо.

Ограниченный набор преобразований. Отображение окна на область просмотра позволяет выполнить масштабирование, перемещение и зеркальное отраже ние. Вращение и сдвиг не поддерживаются, а без прямой поддержки со сторо ны GDI реализовать их очень трудно.

ВWindows NT/2000 для решения этих проблем была создана новая логичес кая система координат — мировые координаты. В этой системе координаты зада ются по прежнему в виде 32 разрядных целых чисел, однако появляется возмож ность использования более общих преобразований.

Аффинные преобразования

Преобразования, поддерживаемые в Windows NT/2000, относятся к классу дву мерных аффинных преобразований. Аффинное преобразование отображает па раллельные линии в параллельные линии, а конечные точки — в конечные точки.

Двумерное аффинное преобразование определяется шестью числами, обра зующими матрицу 2 × 3. В Win32 API такие матрицы определяются структурой

XFORM:

typedef struct _XFORM { FLOAT eM11;

FLOAT eM12; FLOAT eM21; FLOAT eM22; FLOAT eDx; FLOAT eDy;

} XFORM;

выводить символы курсивом; TC_RA_ABLE — может выводить растровые шрифты; TC_VA_ABLE — может выводить векторные шрифты

Например, если необходимо определить количество пикселов на 1 логический дюйм экрана по вертикали, чтобы рассчитать необходимые размеры создаваемо го шрифта, то это можно сделать в блоке обработки сообщения WM_CREATE:

HDC hdc = GetDC(hwnd);

int logPixelY = GetDeviceCaps(hdc, LOGPIXELY); // используем значение logPixelY ...

ReleaseDC(hwnd, hdc);

Управление цветом. Вывод пиксела

При внимательном рассмотрении можно увидеть что экран дисплея составлен из тонких горизонтальных и вертикальных линий. На пересечении каждой го ризонтальной и вертикальной линии находится точка, называемая Пикселом. Пиксел — это минимальный по размерам изобразительный элемент, которым может управлять приложение.

Всвою очередь, пиксел образован тремя микроточками, не различимыми не вооруженным глазом, которые имеют, соответственно, красный, зеленый и синий цвета. Микроточки могут светиться с интенсивностью от 0 (отсутствие излуче ния) до 255 (максимальная яркость). Совокупность их свечения образует теку щий цвет пиксела.

Таким образом, цвет пиксела можно рассматривать как некоторую точку в трех мерном RGB пространстве, образованном тремя цветовыми осями: Red (красная цветовая составляющая), Green (зеленая составляющая) и Blue (синяя составля ющая).

Вкомпьютерной графике используются и другие цветовые пространства. На пример, для цветных принтеров чаще используется цветовое пространство CMYK,

вкотором каждый цвет является комбинацией голубой, малиновой, желтой и чер ной составляющих.

Для человеческого глаза более привычно различать цвета по их оттенку, ярко сти и насыщенности. Поэтому в графических пакетах более распространенным является использование пространства HLS.

Цветовое пространство HLS

В пространстве HLS цвет описывается через значения оттенка (Hue), яркости (Lightness) и насыщенности (Saturation).

Оттенок измеряется в угловых величинах от 0 до 360°. Нулевое значение со ответствует синему цвету, 60 — малиновому, 120 — красному, 180 — желтому, 240 — зеленому, 300 — голубому.

Яркость описывает интенсивность чистого цвета. Значение яркости находит ся в промежутке от нуля до единицы. Условно говоря, увеличение яркости добав ляет белый цвет к чистому цвету, а уменьшение яркости добавляет черный цвет.

Насыщенность, также изменяемая от нуля до единицы, является мерой «чис тоты» цвета. Если насыщенность уменьшается, то к чистому цвету добавляется больше серого цвета. Нулевое значение насыщенности приводит к шкале серого цвета.

Цветовое пространство RGB

Система Windows поддерживает цветовое пространство RGB и пространство ин дексов палитры, соответствующее базовым возможностям видеоадаптера.

Цвет кодируется в любом из этих пространств при помощи типа данных COLORREF, представляющего четырехбайтное значение. Старший байт задает один из трех возможных форматов: 0 — RGB, 1 — PALETTEINDEX, 2 — PALETTERGB.

Интерпретация формата RGB показана на рис. 2.3.

Вывод пикселов

Для работы с пикселами предусмотрены следующие функции:

COLORREF GetPixel(HDC hdc, int X, int Y);

BOOL SetPixelV(HDC hdc, int X, int Y, COLORREF color);

COLORREF SetPixel(HDC hdc, int X, int Y, COLORREF color);

Параметры X и Y определяют позицию пиксела в логических единицах. Пара метр color, устанавливающий цвет пиксела, обычно задается при помощи макро са RGB1.

Функция GetPixel возвращает цветовое значение пиксела с заданными коорди натами.

Функции SetPixelV и SetPixel устанавливают заданное цветовое значение пик села, различаясь возвращаемым значением. Первая функция возвращает логичес кое значение, указывающее, успешно ли прошла операция. Вторая функция в слу чае успешного выполнения возвращает старый цвет пиксела, а если произошла какая то ошибка, то возвращается значение –1.

Реализация несложных, на первый взгляд, функций SetPixelV и SetPixel на са мом деле связана с существенными затратами процессорного времени. Обе функ ции инициируют вызов системной функции NtGdiSetPixel, которая, в свою очередь, осуществляет довольно много действий:

блокировку контекста устройства;

отображение логических координат в физические;

преобразование в случае необходимости значения типа COLORREF в индекс;

вызов функции драйвера DrvBitBlt;

разблокировку контекста устройства.

Хронометраж процесса выполнения этих функций [6] показал, что процесс вывода одного пиксела требует более 1000 тактов работы процессора. Как ни стран но, функция GetPixel работает еще медленнее и требует более 6000 тактов работы процессора.

Поэтому, если рисование ведется посредством вывода отдельных пикселов, могут возникнуть проблемы с быстродействием программы. Решение таких про блем рассматривается в главе 12.

Атрибуты контекста устройства, влияющие на рисование

В этом разделе будут рассматриваться атрибуты рисования, к которым в первую очередь относятся режим рисования, режим смешивания фона и цвет фона гра фических элементов.

1Если приложение работает с логической палитрой, то вместо макроса RGB следует использовать макрос PALETTERGB.

Режим рисования. Бинарные растровые операции

Любую операцию рисования можно разложить на элементарные акты рисования отдельных пикселов. В предыдущем разделе упоминалась функция SetPixel(hDC, x, y, color), которая изменяет текущий цвет пиксела с координатами x и y на цвет color. Но такое определение функции SetPixel не является абсолютно корректным. Точ нее говоря, оно корректно, если приложение не изменяет режим рисования, уста новленный по умолчанию в контексте устройства.

На самом деле в Windows реализована более гибкая технология установки цвета пиксела при рисовании. Эту технологию можно представить как процесс переда чи цвета из источника S (инструмента рисования) в приемник D («холст» или по верхность устройства). Независимо от разновидности инструмента рисования (перо, кисть или функция SetPixel) результат такой передачи определяется как функция f(D, S), то есть представляет собой некоторую комбинацию цвета источ ника и цвета приемника:

D = f(D, S).

Теоретически, число таких функций является бесконечным, но в GDI реали зованы только поразрядные логические операции. Слово «поразрядные» означа ет, что к битам двух аргументов, находящимся в одинаковой позиции, применяет ся одна и та же логическая операция. В Windows поразрядная логическая операция, применяемая к пикселам, носит название растровой операции (raster operation (ROP)). А поскольку эта операция применяется к двум аргументам, то ее называ ют бинарной растровой операцией (binary raster operation (ROP2)).

В MSDN при описании бинарных растровых операций в качестве источника рассматривается только один инструмент рисования — перо P, поэтому приведен ная выше формула имеет следующий вид:

D = f(D, P).

Однако все бинарные растровые операции, приведенные в табл. 2.3, имеют ана логичное действие и для альтернативных инструментов рисования, таких как кисть или функция SetPixel.

Таблица 2.3. Бинарные растровые операции

продолжение

D:1 0 1 0

Контекст устройства GDI содержит атрибут, называемый режимом рисования (drawing mode). Он определяет текущую операцию ROP2.

Режим рисования можно установить при помощи функции SetROP2:

int SetROP2(HDC hdc, int fnDrawMode);

При вызове функции параметру fnDrawMode передается одно из значений ROP2, приведенных в табл. 2.3. Функция возвращает предыдущий режим рисования. Для получения текущего режима рисования можно воспользоваться функцией GetROP2.

По умолчанию в контексте устройства установлен режим R2_COPYPEN, при ко тором пикселу приемника просто присваивается цвет пера.

При использовании бинарных растровых операций следует помнить о том, что если в устройстве используется цветовое пространство RGB, то операции приме няются к каждой из трех составляющих RGB модели. Поэтому результат всегда предсказуем, но не всегда может быть оправдан с точки зрения логики цветового восприятия. Например, если в контексте устройства выбрано перо красного цве та (RGB(0xFF, 0, 0)) и установлен режим рисования R2_XORPEN, то при рисова нии на белом фоне (RGB(0xFF, 0xFF, 0xFF)) результирующая линия будет иметь цвет морской волны(cyan), поскольку операция «Исключающее ИЛИ» для при емника и пера даст результат RGB(0, 0xFF, 0xFF). Интересно, что при повторном выводе линии на том же месте будет нарисована линия белого цвета, то есть вос становится первоначальное состояние приемника. На этом полезном свойстве ре жима рисования R2_XORPEN основан вывод «эластичных прямоугольников».

Для устройств с палитрой растровые операции применяются к цветовым ин дексам, поэтому результат зависит от упорядочения цветов в палитре.

Бинарные растровые операции играют важную роль в компьютерной графике. Режим R2_BLACK используется для закраски пикселов черным цветом, а режим R2_WHITE — белым цветом. Режим R2_NOTCOPYPEN меняет цвет пера на противопо ложный. Режим R2_NOP полностью подавляет вывод линий и кривых — это удобно, если вы не хотите обводить прямоугольник рамкой.

Режимы R2_XORPEN и R2_NOTXORPEN часто используются в интерактивной ком пьютерной графике для вывода эластичных контуров или движущихся изобра жений. Эластичные прямоугольники, например, используются для выделения с помощью мыши некоторых областей на изображении. В процессе перемещения мыши построение фигуры считается не законченным, поэтому приложение дол жно быстро стереть прежнюю версию контура и нарисовать его в новой позиции. Бинарные операции R2_XORPEN и R2_NOTXORPEN позволяют легко реализовать эту функциональность, поскольку при повторном выводе линии восстанавливается