映射模式详解

原创于 2021-06-03 15:40:09 发布 · 1.6k 阅读

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博客介绍了绘图中的逻辑坐标系和设备坐标系，前者对应窗口，后者对应视口。Windows提供8种映射模式，多数为各向同性。还说明了视口范围和窗口范围的关系及作用，可用于图像等比缩放，改变原点能平移图像，最后阐述了映射过程。

1、视口、窗口

GDI绘图中涉及两个坐标系：逻辑坐标系和设备坐标系。逻辑坐标系对应窗口，设备坐标系对应视口。默认情况下，整个客户区就是视口。设备坐标系的点(0,0)在客户区左上角，x轴方向向右增加，y轴方向向下增加，单位是像素。窗口相当于画布，GDI绘图函数中坐标参数和尺寸参数都是基于窗口的逻辑坐标系。windows负责根据映射模式、窗口原点、窗口范围、视口原点、视口范围，把逻辑坐标系中的图像映射到设备坐标系中显示。

2、映射模式

windows提供了8种映射模式：

映射模式	逻辑单位	x轴方向	y轴方向
MM_TEXT	像素	右	下
MM_LOMETRIC	0.1mm	右	上
MM_HIMETRIC	0.01mm	右	上
MM_LOENGLISH	0.01in	右	上
MM_HIENGLISH	0.001in	右	上
MM_TWIPS	1/1440in	右	上
MM_ISOTROPIC	x = y	可选	可选
MM_ANISOTROPIC	x != y	可选	可选

MM_TEXT

窗口原点：默认(0, 0)，可以改变
视口原点：默认(0, 0)，可以改变
窗口范围：(1, 1)，不可改变
视口范围：(1, 1)，不可改变

MM_LOMETRIC、MM_HIMETRIC、MM_LOENGLISH、MM_HIENGLISH、MM_TWIPS
```
窗口原点：默认(0, 0)，可以改变
视口原点：默认(0, 0)，可以改变
窗口范围：默认值依赖系统，不可改变
视口范围：默认值依赖系统，不可改变
```
视口范围和窗口范围的数值并没什么特殊意义，重要的是视口范围和窗口范围的比值，它表示了单位长度的像素数。
MM_ISOTROPIC
```
窗口原点：默认(0, 0)，可以改变
视口原点：默认(0, 0)，可以改变
窗口范围：默认值依赖系统，可以改变
视口范围：默认值依赖系统，可以改变
```
isotropic是各向同性的意思，在MM_ISOTROPIC中表现为x轴和y轴方向上，每个逻辑单位对应相同数量的设备单位，也就是说dpiX等于dpiY。实际上，除了MM_ANISOTROPIC外，其他映射模式都是各向同性的，所以可以轻松绘制正方形和圆等图形。MM_ISOTROPIC的特殊之处在于可以修改窗口范围和视口范围，直观表现是可以在x轴和y轴上等比缩放。

3、逻辑单位英寸和设备单位像素的关系

《5、绘图基础》中提到过，GetDeviceCaps获取到的LOGPIXELSX和LOGPIXELSY分别表示x轴和y轴方向的每英寸像素数(dpi)。使用GetDeviceCaps获取的HORZSIZE、HORZRES、VERTSIZE、VERTRES也可以计算出dpi值，但和LOGPIXELSX和LOGPIXELSY是不相等的。

// 1毫米=0.039370078740157英寸 
#define INCH 0.039370078740157

int pixelX = GetDeviceCaps(hdc, HORZRES);    // x轴方向像素数
int pixelY = GetDeviceCaps(hdc, VERTRES);    // y轴方向像素数
int phsX = GetDeviceCaps(hdc, HORZSIZE);    // x轴方向物理尺寸mm
int phsY = GetDeviceCaps(hdc, VERTSIZE);    // y轴方向物理尺寸mm

float DPIx = pixelX / (phsX * INCH);		// x轴方向dpi(测试结果是:141.767441)
float DPIy = pixelY / (phsY * INCH);    	// y轴方向dpi(测试结果是:142.134720)

int logX = GetDeviceCaps(hdc, LOGPIXELSX);		// LOGPIXELSX(测试结果是:96)
int logY = GetDeviceCaps(hdc, LOGPIXELSY);		// LOGPIXELSY(测试结果是:96)

在《5、绘图基础》中，使用LOGPIXELSX和LOGPIXELSY测试计算特定字号字体的高度是正确的。但逻辑单位英寸和设备单位像素之间的转换应该使用HORZSIZE、HORZRES、VERTSIZE、VERTRES计算出来的DPIx和DPIy。

下面是测试代码和测试结果：黑色线是MM_LOENGLISH映射模式下绘制的2英寸直线；红色线是MM_TEXT映射模式下，以像素为单位，根据计算dpi值进行单位转换绘制的2英寸直线。

SetMapMode(hdc, MM_LOENGLISH);
MoveToEx(hdc, 100, -100, NULL);
LineTo(hdc, 100, -300);

HPEN pen = CreatePen(PS_SOLID, 1, RGB(255, 0, 0));
SelectObject(hdc, pen);
SetMapMode(hdc, MM_TEXT);

MoveToEx(hdc, 100, DPIy, NULL);
LineTo(hdc, 100, DPIy * 3);

在这里插入图片描述
dpi还可以根据视口范围和窗口范围计算。

SetMapMode(hdc, MM_LOENGLISH);

SIZE windowExt;
GetWindowExtEx(hdc, &windowExt);

SIZE viewportExt;
GetViewportExtEx(hdc, &viewportExt);

// MM_LOENGLISH模式的窗口范围单位是0.01in，所以结果要*100，单位转换为1in
// MM_LOENGLISH模式逻辑坐标系y轴方向向上，所以y轴方向的窗口范围是负数
DPIx = (float)viewportExt.cx / (float)windowExt.cx * 100;				// 141.802078
DPIy = (float)viewportExt.cy / (float)windowExt.cy * 100;				// -142.105255

4、窗口范围和视口范围

使用SetWindowExtEx和SetViewportExtEx可以分别设置窗口范围和视口范围。一般地，可以按照实际需要设置窗口范围，因为绘图直接面对窗口，使用逻辑坐标；而视口范围设置为实际客户区大小。

窗口范围和视口范围是对应的，或者说窗口范围内的图像是刚好可完成显示在视口范围内的。这里需要区分好视口和客户区的区别，默认情况下，视口就是整个客户区，所以窗口范围内的图像完全可以映射到整个客户区，此时的视口范围也没有特殊的含义。但是，如果使用SetViewportExtEx设置了视口范围，此时的视口范围就具有了一定的含义。SetViewportExtEx传参的单位是设备单位像素，它设置的视口范围定义了视口的宽度和高度。

SetMapMode(hdc, MM_ISOTROPIC);

SetWindowExtEx(hdc, 32767, 32767, NULL);
SetViewportExtEx(hdc, cyClient / 2, -cyClient / 2, NULL);
SetViewportOrgEx(hdc, 0, cyClient, NULL);

Rectangle(hdc, 0, 0, 32767, 32767);

按照上面代码设置视口范围和窗口范围后，视口实际是一个边长为cyClient / 2的正方形。
在这里插入图片描述
成功设置视口范围后，真正的视口范围和设置的数值可能不一致。为了满足各向同性的性质，windows会根据窗口范围对视口范围进行调整，调整的原则是使尽可能多的图像显示在客户区。比如按下面代码设置视口范围和窗口范围：

SetMapMode(hdc, MM_ISOTROPIC);
SetWindowExtEx(hdc, 32767, 32767, NULL);
SetViewportExtEx(hdc, cxClient, -cyClient, NULL);
SetViewportOrgEx(hdc, 0, cyClient, NULL);