C#的圖形繪制基礎(chǔ)知識(shí)

圖形繪制基礎(chǔ)

在Windows的用戶界面中，當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)窗口，并在該窗口進(jìn)行繪圖時(shí)，一般要聲明一個(gè)派生于System.Windows.Forms.Form的類。如果要編寫一個(gè)定制控件，就要聲明一個(gè)派生于System.Windows.Forms.UserControl的類。在這兩種情況下，都重寫了虛擬函數(shù)OnPaint()。只要窗口的任何一部分需要重新繪制，Windows都會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù)。

在這個(gè)事件中，PaintEventArgs類是一個(gè)參數(shù)。在PaintEventArgs中有兩個(gè)重要的信息：Graphics對(duì)象和ClipRectangle對(duì)象。

 

Graphics類：

這個(gè)類封裝了一個(gè)GDI+繪圖界面。有3種基本類型的繪圖界面：

l         Windows和屏幕上的控件

l         要發(fā)送給打印機(jī)的頁面

l         內(nèi)存中的位圖和圖像

Graphics類提供了可以在這些繪圖界面上繪圖的功能。在其他功能中，我們可以使用它繪制圓弧、曲線、Bezier曲線、橢圓、圖像、線條、矩形和文本。

給窗口獲得Graphics對(duì)象有兩種不同的方式。首先是重寫OnPaint()事件，該事件是一個(gè)Form類繼承Control類的虛擬方法。下面利用從該事件的PaintEventArgs中獲取Graphics對(duì)象：

            protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)

            {

                Graphics g = e.Graphics;

                // do our drawing here

            }

有時(shí)，需要直接在窗口中繪圖，而無需等待OnPaint()事件。例如要編寫代碼，選擇窗口中的某些圖像（類似于在Windows Explorer中選擇圖標(biāo)），或者用鼠標(biāo)拖動(dòng)一些對(duì)象，就是這種情況。在窗體上調(diào)用CreateGraphics()方法就可以獲得一個(gè)Graphics對(duì)象，這是Form類繼承Control類的另一個(gè)方法：

            protected void Form1_Click(object sender, System.EventArgs e)

            {

                Graphics g = this.CreateGraphics();

                // do our drawing here

                g.Dispose();    // this is important

            }

只有在無用存儲(chǔ)單元收集器（GC）調(diào)用了析構(gòu)函數(shù)時(shí)，我們才不必調(diào)用Dispose()，但不能確保GC何時(shí)運(yùn)行。所以很可能在釋放這些資源前系統(tǒng)資源就被用盡了，所以需要手動(dòng)釋放這些資源。還有一種方法就是使用using關(guān)鍵字，在對(duì)象超出作用域時(shí)using結(jié)構(gòu)會(huì)自動(dòng)調(diào)用Dispose()。

            using(Graphics g = this.CreateGraphics())

            {

                g.DrawLine(Pens.Black,new Point(0,0),new Point(3,5));

            }

 

坐標(biāo)系統(tǒng)：

GDI+的坐標(biāo)系統(tǒng)建立在通過像素中心的假想數(shù)學(xué)直線上，這些直線從0開始，其左上角的交點(diǎn)是X=0,Y=0（簡(jiǎn)短記號(hào)是(0,0)/Ponit(0,0）。

在繪制線條時(shí)，GDI+ 會(huì)把繪制出來的像素在指定的數(shù)學(xué)直線上對(duì)中。在繪制整數(shù)坐標(biāo)的水平線時(shí)，可以認(rèn)為每個(gè)像素的一半落在假想數(shù)學(xué)直線的上半部分，而另一半落在假想數(shù)學(xué)直線的下半部分。

這里有一點(diǎn)需要注意的地方，如果指定了寬度為5（例如畫一個(gè)從(1,0)到(6,4)的矩形），就會(huì)在水平方向上繪制6個(gè)像素。但如果考慮到數(shù)學(xué)直線通過像素中心，則該矩形只有5個(gè)像素寬，繪制的線條有一半像素落在假想數(shù)學(xué)直線的外面，一半像素則落在假想數(shù)學(xué)直線的里面。

不僅如此，如果使用圖形保真技術(shù)進(jìn)行繪圖，其他像素就會(huì)上一半的顏色，創(chuàng)建出光滑的線條，部分避免了對(duì)角線的“臺(tái)階”外觀。

在繪圖時(shí)，常常用3種結(jié)構(gòu)指定坐標(biāo)：Point，Size和Rectangle。

Point：

GDI+使用Point表示一個(gè)點(diǎn)。這是一個(gè)二維平面上的點(diǎn)——一個(gè)像素的表示方式。許多GDI+函數(shù)例如DrawLine()，以Point作為其參數(shù)。聲明和構(gòu)造Point的代碼如下所示：

Point p = new Point(1,1);

通過其公用屬性可以獲得和設(shè)置Point的X和Y坐標(biāo)。

Size：

GDI+使用Size表示一個(gè)尺寸（像素）。Size結(jié)構(gòu)包含寬度和高度。聲明和構(gòu)造Size的代碼如下所示：

Size s = new Size(5,5);

通過其公用屬性可以獲得和設(shè)置Size的寬度和高速。

Rectangle：

有兩個(gè)構(gòu)造函數(shù)。一個(gè)構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)是X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、寬度和高度。另一個(gè)構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)是Point和Size結(jié)構(gòu)（Point定義矩形的左上角，Size定義其大�。�。聲明方式如下：

            Rectangle r1 = new Rectangle(1,2,5,6);

 

            Point p = new Point(1,2);

            Size s = new Size(5,6);

            Rectangle r2 = new Rectangle(p,s);

Rectangle的成員：

公共字段：

Empty：表示其屬性未被初始化的 Rectangle 結(jié)構(gòu)。

公共屬性：

Bottom：獲取此 Rectangle 結(jié)構(gòu)下邊緣的 y 坐標(biāo)。

Height：獲取或設(shè)置此 Rectangle 結(jié)構(gòu)的高度。

IsEmpty：測(cè)試此 Rectangle 的所有數(shù)值屬性是否都具有零值。

Left：獲取此 Rectangle 結(jié)構(gòu)左邊緣的 x 坐標(biāo)。

Location：獲取或設(shè)置此 Rectangle 結(jié)構(gòu)左上角的坐標(biāo)。

Right：獲取此 Rectangle 結(jié)構(gòu)右邊緣的 x 坐標(biāo)。

Size：獲取或設(shè)置此 Rectangle 的大小。

Top：獲取此 Rectangle 結(jié)構(gòu)上邊緣的 y 坐標(biāo)。

Width：獲取或設(shè)置此 Rectangle 結(jié)構(gòu)的寬度。

X：獲取或設(shè)置此 Rectangle 結(jié)構(gòu)左上角的 x 坐標(biāo)。

Y：獲取或設(shè)置此 Rectangle 結(jié)構(gòu)左上角的 y 坐標(biāo)。

公共方法：

Ceiling：通過將 RectangleF 值舍入到比它大的相鄰整數(shù)值，將指定的 RectangleF 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為 Rectangle 結(jié)構(gòu)。

Contains：已重載。確定指定的點(diǎn)是否包含在此 Rectangle 定義的矩形區(qū)域范圍內(nèi)。

Equals：已重寫。測(cè)試 obj 是否為與此 Rectangle 結(jié)構(gòu)具有相同位置和大小的 Rectangle 結(jié)構(gòu)。

FromLTRB：創(chuàng)建一個(gè)具有指定邊緣位置的 Rectangle 結(jié)構(gòu)。

GetHashCode：已重寫。返回此 Rectangle 結(jié)構(gòu)的哈希代碼。有關(guān)如何使用哈希代碼的信息，請(qǐng)參見 Object.GetHashCode。

Inflate：已重載。創(chuàng)建并返回指定 Rectangle 結(jié)構(gòu)的放大副本。該副本被放大指定的量。

Intersect：已重載。將此 Rectangle 結(jié)構(gòu)替換為其自身與指定 Rectangle 結(jié)構(gòu)的交集。

IntersectsWith：確定此矩形是否與 rect 相交。

Offset：已重載。將此矩形的位置調(diào)整指定的量。

Round：通過將 RectangleF 舍入到最近的整數(shù)值，將指定的 RectangleF 轉(zhuǎn)換為 Rectangle。

ToString：已重寫。將此 Rectangle 的屬性轉(zhuǎn)換為可讀字符串。

Truncate：通過截?cái)?SPAN lang=EN-US> RectangleF 值，將指定的 RectangleF 轉(zhuǎn)換為 Rectangle。

Union：獲取包含兩個(gè) Rectangle 結(jié)構(gòu)的交集的 Rectangle 結(jié)構(gòu)。

公共運(yùn)算符：

相等運(yùn)算符：測(cè)試兩個(gè) Rectangle 結(jié)構(gòu)的位置和大小是否相同。

不等運(yùn)算符：測(cè)試兩個(gè) Rectangle 結(jié)構(gòu)的位置或大小是否不同。

GraphicsPaths：

這個(gè)類表示一系列連接的線條和曲線。在構(gòu)造一條路徑時(shí)，可以添加線條、Bezier曲線、圓弧、餅形圖、多邊形和矩形等。在構(gòu)造一條復(fù)雜的路徑后，可以用一個(gè)操作繪制路徑：調(diào)用DrawPath()�？梢哉{(diào)用FillPath()填充路徑。

使用一個(gè)點(diǎn)數(shù)組和PathTypes構(gòu)造GraphicsPath，PathTypes是一個(gè)byte數(shù)組，其中的每個(gè)元素對(duì)應(yīng)于點(diǎn)數(shù)組中的每一個(gè)元素，并給出了路徑如何通過這些點(diǎn)來構(gòu)造的其他信息。例如，如果點(diǎn)是路徑的起始點(diǎn)，那么這個(gè)點(diǎn)的路徑類型就是PathPointType.Start。如果點(diǎn)是兩個(gè)線條的連接點(diǎn)，那么這個(gè)點(diǎn)的路徑類型就是PathPointType.Line。如果點(diǎn)用于構(gòu)造一條從前一點(diǎn)到后一點(diǎn)之間的Bezier曲線，路經(jīng)類型就是PathPointType.Bezier。

注意要使用GraphicsPaths需要引入如下命名空間：

using System.Drawing.Drawing2D;

示例，用四條線段創(chuàng)建一個(gè)圖形路徑：

            GraphicsPath path;

            path = new GraphicsPath(new Point[]{

                new Point(10,10),

                new Point(150,10),

                new Point(200,150),

                new Point(10,150),

                new Point(200,160)

                },new byte[]{

                    (byte)PathPointType.Start,

                    (byte)PathPointType.Line,

                    (byte)PathPointType.Line,

                    (byte)PathPointType.Line,

                    (byte)PathPointType.Line

                }

            );

            using(Graphics g = this.CreateGraphics())

            {

                g.DrawPath(Pens.Black,path);

            }

Regions：

這個(gè)類是一個(gè)復(fù)雜的圖形，由矩形和路徑組成。在構(gòu)造了一個(gè)Region后，就可以使用FillRegion()方法繪制該區(qū)域。

下面的代碼創(chuàng)建了一個(gè)區(qū)域，給它添加一個(gè)Rectangle和一個(gè)GraphicsPath，再用藍(lán)色填充該區(qū)域：

            Rectangle r1 = new Rectangle(10,10,50,50);

            Rectangle r2 = new Rectangle(40,40,50,50);

            Region r = new Region(r1);

            r.Union(r2);

 

            GraphicsPath path;

            path = new GraphicsPath(new Point[]{

                new Point(45,45),

                new Point(145,55),

                new Point(200,150),

                new Point(75,150),

                new Point(45,45)

                },new byte[]{

                    (byte)PathPointType.Start,

                    (byte)PathPointType.Bezier,

                    (byte)PathPointType.Bezier,

                    (byte)PathPointType.Bezier,

                    (byte)PathPointType.Line

                }

            );

            r.Union(path);

            using(Graphics g = this.CreateGraphics())

            {

                g.FillRegion(Brushes.Blue,r);

            }

顏色：

可以用兩種不同的方式來表示，一種是RGB（將紅、綠、藍(lán)色值傳送給Color結(jié)構(gòu)的一個(gè)函數(shù)），另一種是把顏色分解為3種組件（色調(diào)、飽和度和亮度）。

GetBrightness：獲取此 Color 結(jié)構(gòu)的“色調(diào)-飽和度-亮度”(HSB) 的亮度值。

GetHue：獲取此 Color 結(jié)構(gòu)的“色調(diào)-飽和度-亮度”(HSB) 的色調(diào)值，以度為單位。

GetSaturation：獲取此 Color 結(jié)構(gòu)的“色調(diào)-飽和度-亮度”(HSB) 的飽和度值。

GDI+中的顏色還有第4個(gè)組件：Alpha組件。使用這個(gè)組件可以設(shè)置顏色的不透明度，以便創(chuàng)建淡入淡出效果。

圖形繪制進(jìn)階-線條、字體

使用Pen類繪制線條

Pen類在System.Drawing名稱空間中。

例如，如下代碼即可在Form窗體加載調(diào)用繪圖方法時(shí)繪制一些直線

    protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)

    {

        Graphics g = e.Graphics;

            using (Pen blackPen = new Pen(Color.Black,1))

        {

            for (int y = 0;y < ClientRectangle.Height;y += ClientRectangle.Height / 10)

            {

                g.DrawLine(blackPen, new Point(0,0), new Point(ClientRectangle.Width,y));

            }

        }

    }

獲得Pen有更簡(jiǎn)單的方式，Pens包含的屬性可以包含創(chuàng)建大約150種鋼筆，每個(gè)鋼筆都有前面介紹的約定義顏色。下面我們使用這種鋼筆做一個(gè)例子：

    protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)

    {

        for (int y = 0;y < ClientRectangle.Height;y += ClientRectangle.Height / 10)

        {

            e.Graphics.DrawLine(Pens.Black, new Point(0,0), new Point(ClientRectangle.Width,y));

        }

    }

這樣就可以不用創(chuàng)建一個(gè)Pen的對(duì)象，最后也不用擔(dān)心忘記釋放對(duì)象而調(diào)用Dispose()方法。

 

使用Brush類繪制圖形

Brush類是一個(gè)抽象的基類，要實(shí)例化一個(gè)Brush對(duì)象，應(yīng)適用派生于Brush的類，例如SolidBrush、TextureBrush和LinearGradientBrush。Brush類在System.Drawing名稱空間中，但TextureBrush和LinearGradientBrush在System.Drawing.Drawing2D名稱空間中。

1．SolidBrush用一種單色填充圖形。

2．TextureBrush用一個(gè)位圖填充圖形。在構(gòu)造這個(gè)畫筆時(shí)，還指定了一個(gè)邊框矩形和一個(gè)填充模式。邊框矩形指定畫筆適用位圖的哪一部分——可以不使用整個(gè)位圖。填充模式有許多選項(xiàng)，包括平鋪紋理的Tile、TileFlipX、TileFlipY和TileFlipXY，它們指定連續(xù)平鋪時(shí)翻轉(zhuǎn)對(duì)象。使用TextureBrush可以創(chuàng)建非常有趣和富有相像力的效果。

3．LinearGradientBrush封裝了一個(gè)畫筆，該畫筆可以繪制兩種顏色漸變的圖形，其中第一種顏色以指定的角度逐漸過渡到第二種顏色。角度則可以根據(jù)程度來指定。0º表示顏色從左向右過渡。90º表示顏色從上到下過渡。

還有一種畫筆PathGradientBrush，它可以創(chuàng)建精細(xì)的陰影效果，其中陰影從路徑的中心趨向路徑的邊界。這種畫筆可以讓人想起用彩筆繪制的陰影地圖，可以實(shí)現(xiàn)類似在不同的省或國(guó)家愛之間的邊界上涂上較暗的顏色。

使用的時(shí)候需要對(duì)窗體的構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的修改：

    public Form3()

    {

        //

        // Windows 窗體設(shè)計(jì)器支持所必需的

        //

        InitializeComponent();

        // 控件被繪制為不透明的，不繪制背景

        SetStyle(ControlStyles.Opaque,true);

 

        //

        // TODO: 在 InitializeComponent 調(diào)用后添加任何構(gòu)造函數(shù)代碼

        //

    }

會(huì)出現(xiàn)如下效果，默認(rèn)運(yùn)行時(shí)是個(gè)透明白色的背景。但是將任何一個(gè)窗口覆蓋上后就繪制成了被覆蓋部分的位圖。

覆蓋前：

    當(dāng)將選中的窗口覆蓋他后就會(huì)出現(xiàn)如下效果：

    就是被重新繪制了。

（由于圖片上傳出現(xiàn)問題，不知如何上傳，以前可以上傳的名字都不能用了，還有好多以前可用的圖片現(xiàn)在都不可用了，好像不接受中文命名）

 

這并不是我們需要的。我們引入System.Drawing.Drawing2D命名空間，為了此名稱空間下的使用LinearGradientBrush畫筆。

    protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)

    {

        Graphics g = e.Graphics;

        g.FillRectangle(Brushes.White, ClientRectangle);

        g.FillRectangle(Brushes.Red, new Rectangle(10,60,50,50));

            // 實(shí)現(xiàn)漸變色

       Brush linearGradientBrush = new LinearGradientBrush(new Rectangle(10,60,50,50), Color.Red, Color.White, 45);

        g.FillRectangle(linearGradientBrush, new Rectangle(10,60,50,50));

 

        linearGradientBrush.Dispose();

 

        g.FillEllipse(Brushes.Aquamarine, new Rectangle(60,20,50,30));

        g.FillPie(Brushes.Chartreuse, new Rectangle(60,60,50,50),90,210);

        g.FillPolygon(Brushes.BlueViolet, new Point[]{new Point(110,10),new Point(150,10),new Point(160,40),new Point(120,20),new Point(120,60)});

    }

 

使用Font繪制文本

Font類封裝了字體的3個(gè)主要特征：字體系列、字體大小和字體樣式。Font類在System.Drawing明稱空間中。

在.NET Framework中，Size并不僅僅是點(diǎn)的大小，通過Unit屬性可以改變GraphicsUnit屬性，Unit定義了字體的測(cè)量單位。一個(gè)點(diǎn)等于1/72英寸，所以10點(diǎn)的字體有10/72英寸高。在GraphicsUnit枚舉中，可以把字體的大小指定為：

l         點(diǎn)的大小

l         顯示大�。�1/75英寸）

l         文檔（1/300英寸）

l         英寸

l         毫米

l         像素

一般情況下，屏幕上每英寸有72個(gè)像素。打印機(jī)上每英寸右300個(gè)像素、600個(gè)像素，甚至更多。使用Graphics對(duì)象的MeasureString()方法可以計(jì)算出給定字體的字符串寬度。

    protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)

    {

        Graphics g = e.Graphics;

        string str = "This is a string";

        SizeF size = g.MeasureString(str,Font);

        g.DrawRectangle(Pens.Black,0,0,size.Width,size.Height);

        g.DrawString(str,Font,Brushes.Blue,new RectangleF(0,0,size.Width,size.Height));

    }

這個(gè)例子將在獲取字符串的寬度和高度后繪制出一個(gè)黑色矩形，然后將字符串以藍(lán)色繪制在矩形中。

StringFormat類封裝了文本局部信息，包括對(duì)齊和行間距信息。

        public Form3()

        {

            //

            // Windows 窗體設(shè)計(jì)器支持所必需的

            //

            InitializeComponent();

            // 控件被繪制為不透明的，不繪制背景

            SetStyle(ControlStyles.Opaque,true);

            Bounds = new Rectangle(0,0,500,300);

 

            //

            // TODO: 在 InitializeComponent 調(diào)用后添加任何構(gòu)造函數(shù)代碼

            //

        }

        protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)

        {

            Graphics g = e.Graphics;

            int y = 0;

            g.FillRectangle(Brushes.White,ClientRectangle);

 

            // Draw left justifed text

            Rectangle rect = new Rectangle(0,y,400,Font.Height);

            g.DrawRectangle(Pens.Blue,rect);

            g.DrawString("This text is left justified.",Font,Brushes.Black,rect);

            y += Font.Height + 20;

 

            // Draw right justifed text

            Font aFont = new Font("Arial",16,FontStyle.Bold);

            rect = new Rectangle(0,y,400,aFont.Height);

            g.DrawRectangle(Pens.Blue,rect);

            StringFormat sf = new StringFormat();

            sf.Alignment = StringAlignment.Far;

            g.DrawString("This text is right justified.",aFont,Brushes.Blue,rect,sf);

            y += Font.Height + 20;

            aFont.Dispose();

 

            // Draw centered text

            Font cFont = new Font("Courier New",12,FontStyle.Underline);

            rect = new Rectangle(0,y,400,cFont.Height);

            g.DrawRectangle(Pens.Blue,rect);

            sf = new StringFormat();

            sf.Alignment = StringAlignment.Center;

            g.DrawString("This text is centered and underlined.",cFont,Brushes.Red,rect,sf);

            y += Font.Height + 20;

            cFont.Dispose();

 

            // Draw multiline text

            Font trFont = new Font("Times New Roman",12);

            rect = new Rectangle(0,y,400,trFont.Height * 3);

            g.DrawRectangle(Pens.Blue,rect);

            String longString = "This text is much longer, and drawn ";

            longString += "into a rectangle that is higher than ";

            longString += "one line, so that it will wrap. It is ";

            longString += "very easy to wrap text using GDI+.";

            g.DrawString(longString,trFont,Brushes.Black,rect);

            trFont.Dispose();

        }

實(shí)現(xiàn)畫不同類型的字體。

 

圖形繪制進(jìn)階-圖像（雙倍緩沖）

 

圖像在GDI+中有很多用途。當(dāng)然，可以在窗口中繪制圖像，也可以用圖像創(chuàng)建畫筆（TextureBrush），再繪制用該圖像填充的圖形。

Image類在System.Drawing命名空間中。

圖像另一個(gè)非常重要的用途是雙倍緩沖的圖形編程技巧。有時(shí)要?jiǎng)?chuàng)建的圖形非常精細(xì)復(fù)雜，即使使用目前運(yùn)行速度最快的機(jī)器，也需要很長(zhǎng)時(shí)間才能繪制出來。觀察圖像在屏幕中一點(diǎn)一點(diǎn)地繪制出來，并不是一件令人愉快的事。這類應(yīng)用程序有映射應(yīng)用程序和復(fù)雜的CAD/CAM應(yīng)用程序。在這個(gè)技巧中，并不在把圖形繪制在窗口中，而是繪制到一個(gè)圖像中。在完成了圖像的繪制后，再把該圖像繪制到窗口中。這個(gè)技巧就成為雙倍緩沖。一些其他的繪制技巧還涉及到在多個(gè)圖層上繪制，即首先繪制背景，再在背景的上面繪制對(duì)象，最后在對(duì)象的上面繪制文本。如果這個(gè)圖形直接在屏幕上繪制，用戶就會(huì)看到一個(gè)閃爍的效果。雙倍緩沖可以消除這種閃爍效果。

Image本身是一個(gè)抽象類，它有兩個(gè)子類：Bitmap和Metafile。

Bitmap類用于一般的圖像，有高度和寬度屬性。下面的一個(gè)小例子就是從文件中加載一個(gè)Bitmap圖像，并繪制它。也可以從該類中創(chuàng)建畫筆，再使用該畫筆創(chuàng)建一個(gè)鋼筆，以繪制線條，也可以使用該畫筆繪制文本。

位圖有幾個(gè)可能的來源�？梢詮奈募�中加載位圖，位圖也可以來自打開的流，還可以從另一個(gè)現(xiàn)有的圖像中創(chuàng)建位圖。位圖可以創(chuàng)建為空白的圖像，以便在其上繪制。在從文件中讀取圖像時(shí)，該圖像可以是JPEG，GIF或BMP格式。

加載圖像

使用紋理畫筆進(jìn)行繪圖

使用鋼筆繪制圖像

使用圖像繪制文本

未使用雙倍緩沖

使用雙倍緩沖
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原文地址：http://www.cnblogs.com/Bear-Study-Hard/archive/2006/03/13/349100.html