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Windows应用程序绘制图形时使用的是一种逻辑单位,每个逻辑单位的大小由映射模式决定, 这个逻辑单位既可以与设备单位(屏幕或打印机上的一个像素点)相同,也可以是一种物理单 位(如毫米),还可以是用户自定义的一种单位。在Windows应用程序中,只要与输出有关系,都 要使用映射模式。本文的目的是帮助读者了解映射模式的一些基本知识,并对在使用中经常 出现的一些问题提出解决方案。

一、映射模式基本知识 
当Windows应用程序在其客户区绘制图形时,必须给出在客户区的位置,其位置用x和y 两个坐标表示,x表示横坐标,y表示纵坐标。在所有的GDI绘制函数中,这些坐标使用的是一 种"逻辑单位"。当GDI函数将输出送到某个物理设备上时,Windows将逻辑坐标 转换成设备坐标(如屏幕或打印机的像素点)。逻辑坐标和设备坐标的转换是由映射模式决 定的。映射模式被储存在设备环境中。GetMapMode函数用于从设备环境得到当前的映射模 式,SetMapMode函数用于设置设备环境的映射模式。 
1.逻辑坐标

逻辑坐标是独立于设备的,它与设备点的大小无关。使用逻辑单位,是实现"所见即所得"的基础。当程序员在调用一个画线的GDI函数LineTo,画出25.4mm(1英寸) 长的线时,他并不需要考虑输出的是何种设备。若设备是VGA显示器,Windows自动将其转化为96个像素点;若设备是一个300dpi的激光打印机,Windows自动将其转化为300个像素点。

2.设备坐标

Windows将GDI函数中指定的逻辑坐标映射为设备坐标,在所有的设备坐标系统中,单位以像素点为准,水平值从左到右增大,垂直值从上到下增大。

Windows中包括以下3种设备坐标,以满足各种不同需要:

(1)客户区域坐标,包括应用程序的客户区域,客户区域的左上角为(0,0)。

(2)屏幕坐标,包括整个屏幕,屏幕的左上角为(0,0)。屏幕坐标用在WM_MOVE消息中(对于非子窗口)以及下面的Windows函数中:CreateWindow和MoveWindow(都对于非子窗口)、GetMessage、GetCursorPos、GetWindowRect、WindowFromPoint和SetBrushOrg中。用函数ClientToScreen和ScreenToClient可以将客户区域坐标转换成屏幕区域坐标,或反之。

(3)全窗口坐标,包括一个程序的整个窗口,包括标题条、菜单、滚动条和窗口框,窗口的左上角为(0,0)。使用GetWindowDC得到的窗口设备环境,可以将逻辑单位转换成窗口坐标。

3.逻辑坐标与设备坐标的转换方式

映射方式定义了Windows如何将GDI函数中指定的逻辑坐标映射为设备坐标。要继续讨论映射方式我们要介绍Windows有关映射模式的一些术语:我们将逻辑坐标所在的坐标系称为"窗口",将设备坐标所在的坐标系称为"视口"。

"窗口"依赖于逻辑坐标,可以是像素点、毫米或程序员想要的其他尺度。

"视口"依赖于设备坐标(像素点)。通常,视口和客户区域等同。但是,如果程序员用GetWindowDC或CreateDC获取了一个设备环境,则视口也可以指全窗口坐标或屏幕坐标。点(0,0)是客户区域的左上角。x的值向右增加,y的值向上增加。

对于所有映射模式,Windows都用下面两个公式将窗口坐标转换成视口坐标:

  1. xViewport = (xWindow - xWinOrg) * (xViewExt / xWinExt) + xViewOrg
  2. yViewport = (yWindow - yWinOrg) * (yViewExt / yWinExt) + yViewOrg

其中,(xWindow,yWindows)是待转换的逻辑点,(xViewport,yViewport)是转换后的设备点。如果设备坐标是客户区域坐标或全窗口坐标,则Windows在画一个对象前,还必须将这些坐标转换成屏幕坐标。

这两个公式使用了分别指定窗口和视口原点的点:(xWinOrg,yWinOrg)是逻辑坐标的窗口原点;(xViewOrg,yViewOrg)是设备坐标的视口原点。在缺省的设备环境中,这两个点均设置为(0,0),但它们可以改变。此公式意味着,逻辑点(xWinOrg,yWinOrg)总被映射为设备点(xViewOrg,yViewOrg)。

Windows还能将视口(设备)坐标转换为窗口(逻辑)坐标:

  1. xWindow=(xViewport-xViewOrg)*(xWinExt/xViewExt)+xWinOrg
  2. yWindow=(yViewport-yViewOrg)*(yWinExt/yViewExt)+yWinOrg

可以使用Windows提供的两个函数DPtoLP和LPtoDP在设备坐标及逻辑坐标之间互相转换。

4.映射模式的种类

Windows定义了表1所列出的8种映射方式。

注:MM_TWIPS经常在打印机上,单位是1/20磅(1磅=1/72英寸)。

上述映射模式中又可分成以下3类:

  1. MM_TEXT映射模式这种映射模式被称为"文本"映射方式,不是因为它对 于文本最合适,而是轴的方向与读文本的方向一致。Windows提供了函数SetViewportOrg和SetWindowOrg 用来设置视口和窗口的原点。缺省的窗口原点和视口原点均为(0,0),可以改变;缺省的窗 口范围和视口范围均为(1,1),不可改变。
  2. 度量映射方式MM_LOMETRIC、MM_HIMETRIC、MM_LOENGLISH、MM_HIENGLISH和MM_TWIPS 将1个逻辑单位映射为固定的实际单位,其中1twip等于0.0176mm(1/1440英寸)。其他映射模式对应的物理单位参见表1。设置了映射模式以后,Windows自动设置了窗口及视口的范围,范围本身的值并不重要,但范围比是一个固定的值,对于MM_LOMETRIC,Windows计算范围比xViewExt/xWinExt=0.1mm中水平像素的点数。
  3. 自定义映射模式MM_ISOTROPIC和MM_ANISOTROPIC两种映射模式允许程序员设置自己的窗口和视口范围。MM_ISOTROPIC和MM_ANISOTROPIC的区别是所设置的x轴和y轴的的范围必须相同,而MM_ANISOTROPIC所设置的x轴和y轴的的范围可以不同。isotropi的意思是" 在所有方向相同",anisotropic的意思正相反。自定义映射模式中窗口和视口的原点和范围都可以改变,程序员可以设置自己需要的映射模式。函数SetWindowExt和SetViewportExt 用于改变窗口和视口的范围。下面的代码将1个逻辑单位映射成0.396mm(1/64英寸)。
SetMapMode(hDC, MM_ISOTROPIC);
SetWindowExt(64, 64);
SetViewportExt(hdc,GetDeviceCaps(hdc,LOGPIXELSX),GetDeviceCaps(hdc, LOGPIXELSY));

二、与映射模式有关的问题的解决 
实际应用中,程序员会遇到一些与显示模式有关的问题。例如OLEServer中映射模式 的设置、如何减少逻辑坐标与设备坐标间相互转换的误差等。下面,笔者就讨论一下这两个 问题的解决方法。 
1.OLEServer中映射模式的设置方法

开发OLEServer应用程序时,如果程序员直接调用SetMapMode函数将映射模式设置成度量映射方式中的一种后,在Windows95/98上程序会正常运行,但在WindowsNT上对象显示的大小比边框小。经过笔者研究后,发现WindowsNT上OLEServer应使用基于逻辑英寸的映射方式。在讨论如何设置基于逻辑英寸的映射方式前,我们先介绍一下逻辑英寸的概念。

Windows在显示时以"逻辑英寸"为单位,逻辑英寸比实际的英寸要大。如果Windows程序使用实际英寸,则普通的10磅文本在显示器上就会小到几乎难以辨认,因此Windows使用放大了的"逻辑英寸"来表示文本。逻辑英寸只影响显示,而不影响打印。

使用GetDeviceCaps函数可得到当前设备的各种能力,其第一个参数nIndex指示要获取信息的类型。当nIndex为HORZSIZE和VERTSIZE时,可得到显示区域的宽度和高度;当nIndex 为HORZRES和VERTRES时,可得到每个水平和垂直方向的像素数即分辨率;当nIndex的值为LOGPIXELSX 和LOGPIXELSY时,可得到水平和垂直方向每逻辑英寸所含像素数。

在介绍了逻辑英寸的知识以后,很容易将OLEServer设置为基于逻辑英寸的映射模式。如果程序员仅仅调用SetMapMode(hdc,MM_LOENGLISH)来设置映射模式,当前的映射模式为物理英寸,而不是逻辑英寸。设置逻辑英寸必须自定义窗口和视口的范围,使xViewExt/xWinExt =0.01逻辑英寸中水平像素的点数,当xViewExt=LOGPIXELSX,xWinExt=100时,其比值正好满足上述要求。

以下是设置映射模式的代码。

intxLogPixPerInch = GetDeviceCaps(hdc, LOGPIXELSX);
intyLogPixPerInch = GetDeviceCaps(hdc, LOGPIXELSY);
SetMapMode(MM_ANISOTROPIC);
SetWindowExt(100, 100);
SetViewportExt(xLogPixPerInch, yLogPixPerInch);

上述代码中调用SetMapMode函数将映射模式设置为自定义的,该调用必须位于SetWindowExt 和SetViewportExt调用之前,否则设置将会无效。 
上述代码实际上将映射模式设置成逻辑MM_LOENGLISH,若程序员需要设置逻辑MM_LOMETRIC、MM_HIMETRIC、MM_HIENGLISH 或MM_TWIPS,只需修改上述代码中的SetWindowExt的参数,该参数实际上是每英寸所包含的各种映射模式下的单位数。根据表1中各映射模式的参数,可得到表2中每英寸所对应的各逻辑单位的个数。

例如,要设置逻辑MM_TWIPS,函数SetWindowExt中的参数为应1440。

2.逻辑坐标与设备坐标转换时误差的处理

表2

当我们将映射模式设置成基于逻辑英寸的MM_LOMETRIC时,窗口的范围设为256,视口的范围设为96(在VGA显示器下LOGPIXELSX的值),约2.6个逻辑单位对应1个像素,这显然会造成不小的误差,它会表现在应用程序的各个方面:客户区的一个部分没有被刷新;对象之间本来没有间距,却显示出有间距;对象在屏幕的不同位置上会缩小或增大一个像素等问题。

可以采取以下两个步骤避免转换误差。(1)尽量选择窗口范围和视口范围比可以整除的映射方式,例如基于逻辑英寸的MM_TWIPS其窗口范围和视口范围比1440/96,可简化为15/1,从设备坐标转化为逻辑坐标时没有误差,从消除误差角度看,MM_TWIPS比其他几个映射模式都要好。(2)窗口范围和视口范围比不能整除时,也尽量将其简化,例如,当采用0.3900mm 中的将1个逻辑单位映射成1/64英寸的映射方式时,其窗口范围和视口范围比值为64/96,可简化为2/3。如果我们将逻辑单位的值都取为2的倍数,设备单位的值都取为3的倍数,转换后就没有精度的丢失了。

综上所述,如果我们能够根据映射模式值的特点,逻辑坐标和设备坐标都取经简化的窗口和视口范围值的倍数,则逻辑坐标和设备坐标间的转化将没有误差。

10-06 16:36