Глава 4. Главное о графике

Графический интерфейс устройства (GDI) — подсистема Windows, отвечающая за отображение графики (включая текст) на видеотерминалах и принтерах. Как можно догадаться, GDI — очень важная компонента Windows. Не только приложения, разрабатываемые вами, активно используют GDI для отображения информации, но и Windows сама очень активно использует его для отображения элементов пользовательского интерфейса, таких как меню, полосы прокрутки, значки и курсоры мыши.

Вероятно, программисты, работающие с MS DOS и ранними версиями Windows по принципу "делаю, что хочу", часто пользовались возможностью работать, минуя GDI, и записывать информацию непосредственно в видеопамять. Пожалуйста, никогда не помышляйте об этом. Это может доставить вам много головной боли, привести к конфликтам с другими программами Windows, сделать ваши программы несовместимыми с будущими версиями операционной системы.

В отличие от некоторых новых особенностей Windows, GDI практически не менялся с самого начала.

Внутренне Windows 1.0, в основном, состояла из трех динамически подключаемых библиотек, KERNEL (ядро — обработка задач, управление памятью, файловый ввод/вывод), USER (интерфейс пользователя) и GDI. В более поздние версии Windows были включены дополнительные функциональные возможности GDI, сохраняя в основном совместимость с существующими программами, но основа GDI осталась без изменений.

Конечно, полное описание GDI потребовало бы отдельной книги. Но это не наша задача. В этой главе вам будут даны достаточные знания о GDI для понимания программ, использующих графику, и некоторая другая информация, которая может вам оказаться полезной.

4.1 Концепция gdi

Графика в 32-битной Windows реализуется, в основном, функциями, экспортируемыми из GDI32.DLL, динамически подключаемой библиотеки. Эти модули обращаются к различным функциям драйверов отображения — .DRV файлу для видеомониторов и, возможно, к одному или нескольким .DRV файлам драйверов принтеров или плоттеров. Видеодрайвер осуществляет доступ к аппаратуре видеомонитора или преобразует команды GDI в коды или команды, воспринимаемые различными принтерами. Разные видеоадаптеры и принтеры требуют различных файлов драйверов.

Поскольку к IBM PC совместимым компьютерам может быть подключено множество различных устройств отображения, одной из основных задач GDI является поддержка аппаратно-независимой графики. Программы для Windows должны нормально работать на любых графических устройствах отображения, которые поддерживаются Windows. GDI выполняет эту задачу, предоставляя возможность отделить ваши программы от конкретных характеристик различных устройств отображения.

Все графические устройства отображения делятся на две больших группы: растровые устройства и векторные устройства. Большинство устройств, подключаемых к PC — растровые устройства, т. к. они представляют графические образы как шаблон точек. Эта группа включает видеоадаптеры, матричные принтеры и лазерные принтеры. Группа векторных устройств, отображающих графические образы с использованием линий, в основном, состоит из плоттеров.

Большинство традиционных графических программ работает исключительно с векторами. Это значит, что программа, использующая один из таких графических языков, абстрагируется от особенностей оборудования.

Устройство отображения оперирует пикселями для создания графических образов, тогда как программа при связи с интерфейсом не использует понятие пикселя. Несмотря на то, что Windows GDI — это высокоуровневая векторная система рисования, она также может применяться и для относительно низкоуровневых манипуляций с пикселями.

С этой точки зрения, Windows GDI это такой же традиционный графический язык, как C — язык программирования. Язык C — хорошо известен своей высокой степенью переносимости относительно разных операционных систем и сред. C также хорошо известен тем, что он дает программисту возможность выполнять низкоуровневые системные функции, что часто недоступно в других языках программирования высокого уровня.

Также как C иногда называют "ассемблером высокого уровня", так можно считать, что GDI — это высокоуровневый интерфейс для аппаратных средств графики.

Как уже было сказано выше, по умолчанию Windows использует систему координат, основанную на пикселях.

Большинство традиционных графических языков используют "виртуальные" системы координат, с границами 0 и 32767 для горизонтальной и вертикальной осей. Хотя некоторые графические языки не дают вам возможности использовать пиксельную систему координат, Windows GDI позволяет применять обе системы (также как дополнительные координатные системы на базе физических единиц измерения). Вы можете работать с виртуальной системой координат и абстрагировать вашу программу от аппаратуры или использовать систему координат устройства и приблизиться вплотную к аппаратуре.

Некоторые программисты думают, что как только начинается работа в терминах пикселей, нарушается аппаратурная независимость. В главе 3 мы уже видели, что это не всегда верно. Хитрость состоит в использовании пикселей в аппаратно-независимых образах. Это требует, чтобы язык графического интерфейса давал программе возможность определить аппаратные характеристики устройства и выполнить соответствующее согласование.

Например, в программе SYSMETS мы использовали размер символа стандартного системного шрифта в пикселях для расчета пробелов в тексте на экране. Этот подход позволил программе работать на различных дисплейных адаптерах с разной разрешающей способностью, размерами текста и коэффициентом искажения. В этой главе будут показаны другие методы определения размеров дисплея.

Когда-то работа под Windows с монохромным дисплеем была нормой. Поэтому GDI был разработан так, что можно писать программу, не беспокоясь по поводу цветов — Windows может преобразовать цвета в оттенки серого. И сегодня видеомониторы, используемые с Windows, имеют различные цветовые возможности (16 цветов, 256 цветов, "полноцветные"), а большинство пользователей работают с монохромными принтерами. Можно применять эти устройства вслепую, но ваша программа вполне способна определить, сколько цветов доступно на конкретном дисплее, а затем наилучшим образом воспользоваться устройством.

Есть вероятность, что в то самое время, когда вы пишете программы на C и мастерски решаете проблемы переносимости с компьютера на компьютер, в ваши программы для Windows, естественно непреднамеренно, будут включены аппаратно-зависимые фрагменты. Это часть цены за то, что вы не полностью изолированы от аппаратуры. Мы рассмотрим некоторые из этих аппаратно-зависимых аспектов в данной главе.

Также следует упомянуть об ограничениях Windows GDI. GDI не в состоянии (в настоящее время) сделать все, что вы можете пожелать. Несмотря на то, что существует возможность перемещения графических объектов по экрану, GDI, в основном, статическая система отображения с ограниченной поддержкой анимации. В реализации Windows GDI не обеспечивает трехмерных представлений или возможности вращения объектов. Например, при рисовании эллипса, его оси должны быть параллельны горизонтальной и вертикальной осям.