Программирование на Visual C++. Архив рассылки - Алекс Jenter

В этой статье для описания пикселов исходного растрового изображения используются термины "прозрачный" (transparent) и "непрозрачный" (opaque). Прозрачными будем называть пикселы, которые не влияют на конечное изображение. Непрозрачные пикселы рисуются поверх точек назначения, заменяя их собой.

Предполагается, что черный цвет кодируется значениями "0" во всех двоичных разрядах, а белый цвет – значениями "1" соответственно. Это выполняется на всех известных графических драйверах Windows, включая основанные на палитре.

Базовая описываемая операция – перенос (blting) битов изображения из источника в место назначения. Дополнительные операции переноса используют монохромную маску. Источник и приемник представляют собой хэндлы графического контекста (HDC). Они обозначаются hdcSrc и hdcDest соответственно и могут представлять как растр (в памяти), так и непосредственно графическое устройство. Маска, обозначаемая hdcMask, должна представлять собой монохромное растровое изображение, выбранное в совместимом графическом контексте.

Основные понятия

До того, как перейти к собственно рисованию, вспомним основные понятия, используемые в растровой графике.

Растровая операция

Последний параметр функции BitBlt указывает код растровой операции (ROP). Он определяет, какая комбинация битов источника, приемника и шаблона (текущей выбранной кисти) создаст конечную картинку. Так как растр – всего лишь набор битов, ROP можно назвать булевским уравнением над битами. В зависимости от вида графического устройства, биты растра имеют разное значение:

• Для монохромных устройств каждый бит представляет один пиксел: черный – значением 0, белый – значением 1.

• Для цветных устройств каждый пиксел описывается набором битов – либо индексом в таблице цветов (палитре), либо непосредственным значением цвета.

Вне зависимости от конкретного назначения битов, ROP просто выполняет действия над ними.

Весь фокус заключается, конечно же, в том, чтобы получить осмысленную комбинацию битов. В приложении A к Руководству программиста по Windows 3.1 SDK приведен список из 256 возможных тернарных ROP. Они предоставляют множество способов комбинировать растровые данные, и зачастую один и тот же эффект можно получить разными путями. В этой статье мы будем иметь дело лишь с четырьмя ROP.

ПРИМЕЧАНИЕ

Тернарная операция – это операция над тремя операндами. Применительно к растрам это означает взаимодействие битов источника, назначения и выбранной в контексте устройства кисти (Brush или Pattern). Список упоминаемых здесь кодов ROP вы можете найти в MSDN в разделе Platform SDK/Graphics And Multimedia Services/ Windows GDI/Painting And Drawing/Painting And Drawing Reference/Raster Operation Codes. У наиболее применимых кодов ROP существуют символические имена, определенные в заголовочном файле windows.h.

прим. перев. Название Логическая операция Как используется при имитации прозрачности SRCCOPY src Копирует источник (src) непосредственно на место назначения (dst). SRCAND src AND dest Заполняет черным цветом те области назначения, которым в источнике соответствуют области черного цвета. Не затрагивает те области назначения, которым в источнике соответствуют области белого цвета. SRCINVERT src XOR dest Производит операцию логического умножения (XOR) над битами источника и приемника. Результат помещает в приемник. При повторном применении восстанавливает предыдущее состояние. При некоторых обстоятельствах можно использовать вместо SRCPAINT. SRCPAINT src OR dest Отрисовывает не-черные области источника на приемнике. Черные области источника не влияют на приемник.

Некоторые принтеры не поддерживают определенные коды растровых операций – в особенности ROP, которые затрагивают область назначения. По этой причине описываемые здесь методы касаются дисплейных устройств и не обязательно будут работать на принтерных (таких, как PostScriptR).

Маски прозрачности

В этой статье слово "маска" означает не ту штуку, которую Бэтмен носит на лице, а растр, ограничивающий видимую порцию другого растра. Маска содержит непрозрачную составляющую (черную), "сквозь которую" виден исходный растр, и прозрачную (белую) область, в которой пикселы приемника останутся нетронутыми. Так как маска состоит лишь из двух цветов, ее удобно представлять в виде монохромного растра [т.е., растра с форматом 1 бит на пиксел – прим. перев.]. Но ничто не помешает хранить такую маску в многоцветном растре (но содержащем лишь черные и белые пикселы). Как обсуждается ниже, в разделах "Метод истинной маски" и "Метод черного источника", перенос маски является частью многопроходного процесса рисования: он подготавливает приемник к окончательной отрисовке исходного растра с прозрачностью. Приводимое в качестве примера приложение TRANSBLT использует монохромную маску с пикселами, равными 1 для прозрачных и 0 для непрозрачных областей. При желании приложение может обращать эти два значения и компенсировать это в процессе преобразования из монохромного формата в цветной, как описано ниже в этом разделе.

Помимо обеспечения прозрачности, маски очень полезны для имитации сложных операций отсечения, которые нельзя эффективно реализовать с помощью регионов. Конечный эффект при использовании маски вывода – это отсечение области исходного растра. К примеру, для вывода лишь круглого участка исходной картинки создайте маску, равную по размеру источнику, и нарисуйте в ее соответствующем месте круг из "прозрачных" пикселов. Механизмы маскированного вывода описываются далее, в разделах "Метод истинной маски" и "Метод черного источника".

Преобразование из монохромного формата в цветной

Имитация прозрачности может также включить имеющийся в Windows механизм преобразования растров из черно-белого формата в цветной (и наоборот). Для отображения между форматами используется принятые в Windows обозначения: цвет текста (text color, foreground color) и цвет фона (background color). Во время переноса бит на цветной приемник монохромный источник (и, если необходимо, кисть) "на лету" преобразуется в цветной формат – до того, как выполнится ROP над битами. Пикселы со значением 0 (черные) преобразуются в цвет текста назначения, а, соответственно, белые (со значением 1) – в цвет фона. И наоборот, когда формат назначения – монохромный, Windows преобразует цветной источник в этот формат. В этом случае все пикселы источника, имеющие цвет, совпадающий с цветом фона, становятся единицами в битовом представлении, а пикселы с цветом текста – нулями. Так как во всех приводимых ниже примерах используется монохромная маска, для приложения жизненно важно правильно установить цвета текста и фона (с помощью вызовов SetTextColor и SetBkColor) перед выполнением операций переноса.

Производительность и мерцание

Интенсивные растровые операции ведут к падению производительности из-за вовлечения большого количества бит в обработку. Кроме того, при выводе непосредственно на экран возникает мерцание – чем больше размер затрагиваемой области, тем заметнее. Хотя не существует волшебного способа ускорить обработку, мерцание можно устранить – используя "теневые" растры. Для этого в растр, находящийся в памяти, копируется область экрана, в которую будет происходить вывод. Затем над этим растром (вместо непосредственно экрана) производятся необходимые операции, например, для получения эффекта прозрачности. И наконец, сформированный "теневой" растр выводится на экран. Мерцание устраняется, так как содержимое экрана изменилось всего один раз. Очевидно, что два дополнительных переноса бит вызовут падение скорости (хотя на некоторых устройствах перенос в/из памяти будет быстрее, чем с участием экрана), но исчезновение мерцания может создать ощущение того, что работа приложения ускорилась (по-разному, в зависимости от вида обработки и реального размера растров). Вывод также становится намного симпатичнее без мерцания. Необходимость применения "теневых" растров определяется исходя из назначения приложения.

Метод истинной маски

Для работы данного метода не требуется никаких изменений в исходном растре, что может быть полезно. Маскированный перенос использует трехпроходный процесс и маску, содержащую прозрачные (со значением 1) и непрозрачные (со значением 0) пикселы. Вот пример псевдокода:

// Подготовить приемник для монохромного переноса (необходимо только

// для монохромной маски). Это – значения по умолчанию и не могут быть

// изменены. Их также необходимо восстановить после переноса