.NET3.5 GDI+图形操作——图形基础

GDI+介绍

     读者可能听说过Windows GDI（Graphics Device Interface，图形装置界面），这是Windows操作系统的一个图形包，用于支持Windows操作系统中的图形界面，它也帮助开发人员在不考虑特定设备细节的情形下在计算机上进行绘图操作。比如就图形输出来说，开发人员在绘图时根本不用考虑是在屏幕上绘制还是在打印机上绘制，只需要指明输出设备即可让GDI自己解决这些细节问题。

　　随着开发技术的进步，GDI从某种意义上已经不能满足需求，于是微软把GDI进一步封装抽象，形成新的GDI+，并在性能和功能上进一步完善。GDI+构成了Windows XP操作系统及其后续版本的子系统的应用程序编程接口（API）。GDI+负责在屏幕和打印机上显示信息，它是GDI的改进，同时也是.NET框架结构的重要组成部分。和GDI一样，它提供了对二维图形图像和文字排版处理的支持，通过GDI+能够创建与设备无关的应用程序。使用GDI+可以创建图形、绘制文本以及将图形图像作为对象来操作，旨在提高性能和易用性。

      GDI+是Windows XP中的一个子系统，它主要负责在显示屏幕和打印设备输出有关信息，它是一组通过C++类实现的应用程序编程接口。顾名思义，GDI+是以前版本GDI的继承者，出于兼容性考虑，Windows XP仍然支持以前版本的GDI，但是在开发新应用程序的时候，开发人员为了满足图形输出需要应该使用GDI+，因为GDI+对以前的Windows版本中GDI进行了优化，并添加了许多新的功能。与GDI相比，GDI+提供了一些新特性：Alpha混合技术、反锯齿处理技术、渐变色和纹理填充、宽线条、基本几何曲线样式、可缩放区域、浮点数坐标、嵌入画笔、高质量过滤和缩放、多种线条样式和端点选项等。

 GDI+基础 

   坐标系  GDI+在坐标系中绘制直线、矩形和其他形状，默认坐标系的原点是左上角，并且X轴指向右边，Y轴指向下边。默认坐标系的度量单位是像素，如图（一）所示。

            

（一）（二） 

 

（三）

                                                   

    像素 　计算机监视器是在一个点的矩形数组上创建其显示，这些点被称为图片元素或像素。各台监视器屏幕上显示的像素数量都是不同的，并且用户通常可以在一定程序上配置单独一台监视器上显示的像素数量。比如通常所说的分辨率1024*768就是指X轴上有1024个像素、Y轴上有768个像素，所以坐标实际上是建立在像素点阵上的。如图（二）表示了3个点及其坐标。 如图（三）直线并非上那么直，只不过在分辨率很高的情况下肉眼无法分辨而已。当然，这个计算过程很复杂，是计算机图形学方面的知识，此处不再赘述 。

    位图   是位的数组，它指定了像素矩阵中各像素的颜色，专用于单个像素的位数，决定了可分配到该像素的颜色数。例如，如果用4位来呈现每个像素，那么一个给定的像素就可以分配到16（2⁴＝16）种颜色中的一种。简单来说，位数越多，表现出来的图形颜色越丰富、逼真。 存储位图的磁盘文件通常包含一个或多个信息块，信息块中存储了如每像素位数、每行的像素数以及数组中的行数等信息。不同格式的图形文件会采用不同的存储标准，一般会以不同的扩展名标识。

     ◇BMP   BMP是Windows使用的一种标准格式，用于存储设备无关和应用程序无关的图像。一个给定BMP文件的每像素位数值（1,4,8,16,24,32或64）在文件头中指定。每像素24位的BMP文件是通用的。BMP文件通常是不压缩的，因此不太适合Internet传输。

　　◇可交换图像文件格式（GIF）　GIF是一种用于在网页中显示图像的通用格式。GIF文件适用于画线、有纯色块的图片和在颜色之间有清晰边界的图片。GIF文件是压缩的，但是压缩过程中没有信息丢失，解压缩的图像与原始图像完全一样。GIF文件中的一种颜色可以被指定为透明，这样，图像将具有显示它的任何网页的背景色。在单个文件中存储一系列GIF图像可以形成一个动画GIF。GIF文件每像素最多能存储8位，所以它们只限于使用256种颜色

　　◇联合摄影专家组（JPEG）  JPEG是一种适应于自然景观（如扫描的照片）的压缩方案。一些信息会在压缩过程中丢失，但这些丢失人眼是察觉不到的。JPEG文件每像素存储24位，因此它们8能够显示超过1600万种颜色。JPEG文件不支持透明或动画。JPEG图像中的压缩级别是可以控制的，但较高的压缩级别（较小的文件）会导致丢失更多的信息。对于一幅以20：1压缩比生成的图像，人眼难以把它和原始图像区别开来。与BMP和GIF相比，JPEG压缩不适用于线条图形、纯色块和清晰边界。

有意思的是，JPEG是一种压缩方案，不是一种文件格式，“JPEG文件交换格式（JFIF）”是一种文件格式，常用于存储和传输已根据JPEG方案压缩的图像。Web浏览器显示的JFIF文件使用.jpg扩展名

　　◇可交换图像文件（EXIF）EXIF是一种适用于数码相机拍摄的照片的文件格式，其文件中含有根据JPEG规格压缩的图像。EXIF文件中还包含了有关照片的信息（拍摄日期、快门速度、曝光时间等）和相机信息（制造商、型号等）。

　　◇可移植网络图形（PNG） PNG格式不但保留了许多GIF格式的优点，还提供了超出GIF的功能。像GIF文件一样，PNG文件在压缩时也不损失信息。PNG文件能以每像素8,24或48位来存储颜色，并以每像素1、2、4、8或16位来存储灰度。相比之下，GIF文件只能使用每像素1、2、4或8位。PNG文件还可为每个像素存储一个Alpha值，该值指定了该像素颜色与背景颜色混合的程度。PNG优于GIF之处在于，它能渐进地显示一幅图像（也就是说，在图像通过网络连接传递的过程中，显示的图像将越来越完整）。PNG文件可包含灰度校正和颜色校正信息，以便图像在各种各样的显示设备上精确地呈现。

　　◇标签图像文件格式（TIFF）TIFF是一种灵活的、可扩展的格式，各种各样的平台和图像应用程序都支持这种格式。TIFF文件能以每像素任意位来存储图像，并可以使用各种各样的压缩算法。单个的多页TIFF文件可以存储数幅图像；可以把与图像相关的信息（扫描仪制造商、主机、压缩类型、打印方向和每像素采样等）存储在文件中并使用标签来排列这些信息；也可以根据需要通过批准和添加新标签来扩展TIFF格式。

     颜色  计算机中的颜色表示通常有以下3种方式：

      ◇RGBA R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色，A代表透明度，即可红、绿、蓝和透明度的组合来表示计算机中的所有颜色。RGB是色光的色彩模式：3各色彩叠加形成了其他的色彩。因为3种颜色都有256个亮度水平级，所以3种色彩叠加就形成1670万种颜色了，也就是真彩色，通过它们足以展现绚丽的世界。在RGB模式中，由红、绿、蓝相叠加可以产生其他颜色，因此该模式也叫加色模式。所有显示器、投影设备以及电视机等许多设备都是依赖于这种加色模式来实现的。就编辑图像而言，RGB色彩模式也是最佳的色彩模式，因为它可以提供全屏幕的24位的色彩范围，即真彩色显示。但是，如果将RGB模式用于打印，那就不是最佳的了，因为RGB模式所提供的有些色彩已经超出了打印的范围之外，因此在打印一幅真彩色的图像时，就必然会损失一部分亮度，并且比较鲜艳的色彩会失真。

　　◇即用色调、饱和度、亮度的组合方式来表示颜色，其中H表示色相，S表示饱和度，B表示亮度。色相：表示纯色，即组成可见光谱的单色。红色在0度，绿色在120度，蓝色在240度。它基本上是RGB模式全色度的饼状图。饱和度：表示色彩的纯度，为0是为灰色。白、黑和其他灰色色彩都没有饱和度。在最大饱和度时，每一色相具有最纯的色光。亮度：表示色彩的明亮度。为0时即为黑色，最大亮度是色彩最鲜明的状态。

　　◇CMYK 代表印刷上用的4种颜色，C代表青色，M代表洋红色，Y代表黄色，K代表黑色。这4种颜色的组合用来表示印刷上的颜色。当阳光照射到一个物体上时，这个物体将吸收一部分光线，并将剩下的光线进行反射，反射的光线就是人们所看见的物体颜色。这是一种减色色彩模式，同时也是与RGB模式的根本不同之处。不光人们看物体的颜色时用到了这种减色模式，而且在纸上印刷时应用的也是这种减色模式。按照这种减色模式，就衍变出了适合印刷的CMYK色彩模式。因为在实际应用中，青色、洋红色和黄色很难叠加形成真正的黑色，最多不过是褐色而已，因此才引入K-黑色。黑色的作用是强化暗调，加深暗部色彩。CMYK模式是最佳的打印模式。

　　在.NET平台上运用颜色时，用户不必关心这些细节，System.Drawing.Color结构封装了大部分常用颜色值及其操作。