CTGraphics - 抗锯齿 C++ 绘图

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引言

本文介绍了使用 C++ 在 GDI 下的抗锯齿绘图支持。它适用于 MFC 或非 MFC 应用程序。这里介绍了一个名为 CTGraphics 的小类。它支持对基本图元进行抗锯齿处理：线条、弧线、椭圆（圆）、圆角矩形、多边形和扇形。您可以使用这些基本图元定义其他有趣的形状。

背景

什么是“锯齿”效应？当您使用基本的 Windows GDI 绘制某些图形形状时，就会出现锯齿边缘（或者换句话说，就是阶梯状）。请看下面的图片

那么，这有什么问题呢？如果您希望您的计算机生成的图形（或图像）看起来不错，这并不是一个好方法。那么，这是怎么发生的呢？这是因为屏幕分辨率有限，即可以在屏幕上绘制的像素数量有限，水平或垂直。它们的尺寸非常小，以至于您看不到它们，这就是为什么当您想使用 Windows GDI 的 MoveToEx() 和 LineTo() 方法绘制线条时会发生这种情况。

那该怎么办呢？现在，这就是出现称为“抗锯齿”的技术的地方。它必须做一些事情来模糊这些边缘，因此针对此操作采用了不同的方法。一种方法称为对原始图像进行超采样。它以高频率渲染图像（缩放后的原始图像 2 倍或更多），然后对该超采样图像执行低通滤波，这样边缘就会变得不那么尖锐，当您再次缩小此图像（到原始大小）时，您将获得抗锯齿效果。这是一种非常耗内存的方法，但它有效。

另一种方法（此处实现）是对原始图像进行预滤波。它平均了被图元方程覆盖的像素数量。理想的线不会覆盖整个像素，而是覆盖像素的一部分，因此此方法将该像素的强度设置为不同于您正在绘制的线的最大值。因此，当您绘制线条时，您将线条像素设置为某个值。此方法比前一种方法更节省内存，但它需要大量数学计算才能正确实现，因此您可以看到折衷方案在哪里。

无论您采用哪种抗锯齿方式，您都将获得类似于以下内容的输出

因此，您已经修改了原始线条像素，现在线条边缘略微平滑。CTGraphics 类以类似的方式工作。它支持对以下内容进行抗锯齿处理

• Lines
• 多边形
• 多边形
• 椭圆
• 弧形
• 扇形
• 和弦
• 圆角矩形
• 贝塞尔样条曲线

但是，您可以自由扩展其在其他形状和图形图元上的功能。您可以组合基本形状并获得更复杂的形状（这就是圆角矩形的方式：通过组合线条和弧线）。

使用代码

要使用提供的源代码，只需在您的 MS Visual C++ 项目中包含TGraphics.h 和 TGraphics.cpp 文件。使用所描述的类非常简单，请参见下文

CTGraphics tGraphics;

// hDC is obtained somewhere else
// Variables x1, y1, x2 and y2 are defined somewhere else
COLORREF color = RGB(255, 0, 0); // Pick some nice line color

// You have everything, now draw anti-aliased line
tGraphics.DrawLine(hDC, x1, y1, x2, y2, color);

这非常简单，不是吗？CTGraphics 类的其他方法的工作方式非常相似，因此我将不再解释它们中的每一个。

重要提示

这里介绍了一个小的 C++ 类，它使用 Windows GDI 和 C++ 执行抗锯齿绘图。但是，在这里并没有以速度为目标，因此不要期望演示运行得最快。这只是在绘图线条和弧线时，在首要位置获得平滑边缘所需的功能的演示。此外，仅支持 1px 宽度的“绘图笔”。这听起来可能不完美，但这只是为了完成这项工作，而不是让它比现在更难。

关注点

我一直在 Internet 和 CodeProject 上寻找这个主题，并发现了或多或少相似的不同解决方案。我想将基本的线条抗锯齿算法（如 CodeProject 上存在的 Wu 算法）扩展到弧线和其他形状。我并不说这是您可以达到的最佳结果，但它很快就为我完成了这项工作。您可能还会发现，由于计算中涉及浮点数，输出并不完美，但我将其留给您作为练习。作为不同方法的一个例子，您可以在 CTGraphics 类的源代码中找到，椭圆不是使用 360 度的弧线完成的，尽管它可以。相反，我使用了一个类似且稍加修改的数学方程式。

历史

CTGraphics 类版本 1.01。

在此版本中，添加了对以下内容的支持

• 多边形
• 和弦
• 贝塞尔样条曲线