理解Windows坐标系概念及其转换

1. Windows坐标系统

坐标系主要分为两种：

1. 逻辑坐标系：主要是在“虚拟界面”中绘图，是绘制到设备坐标系的准备阶段。
2. 设备坐标系：由客户区坐标、窗口坐标、屏幕坐标组成，主要和显示设备有关。

在不同的空间中，各个坐标系及其坐标表示方法稍有不同。世界空间和页面空间的坐标系为平时熟悉的方式，x轴向右为正，y轴向上为正，设备空间中，y轴改为向下为正（要问为什么这么定，emm，自己问MS去）。

MS其实对绘制的流程进行了明确的定义，且在不同空间中进行操作时的职能进行了分离，使不同层级下的操作内容更明确。先说逻辑坐标系中的绘制，windows定义的绘图流程如下：

• 窗口上绘制大小和原点配置（可使用默认值）；
• 世界空间上绘制（允许对图形的缩放、平移、旋转、裁剪、镜像）；
• 页面空间绘制（设置映射模式SetMapMode，确定怎么画到设备空间上）；

接下来是设备坐标系的绘制，流程如下：

• 视口上绘制大小和原点配置（可使用默认值）；
• 设备空间绘制（仅允许进行平移操作）；
• 物理设备显示（最终显示在对应的区域）。

 

注意点：viewPort 和 windowsPort，这两者的翻译是视口，窗口。视口是基于设备坐标(像素的)，窗口是基于逻辑坐标的，默认情况下两者重合，但可设置视口坐标系的原点以及窗口坐标系的原点。

• 要注意区分视口坐标系原点跟视口原点的区别，窗口坐标系原点跟窗口原点的区别。
• 视口坐标系其实就是设备坐标系，它是固定不变的，因此设备原点永远是（0，0）。
• 视口原点是可变的，它默认处于设备原点，但是可以更改。
• 窗口坐标系指定了在窗口绘图时的参考点，参考点就是窗口坐标系的原点。
• 窗口原点默认等于窗口坐标系原点，但是窗口原点可以改变。
• 窗口原点永远跟视口原点匹配映射。//这个是最主要的

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2. 常见函数及参数

世界空间绘制的常用函数：

函数	主要参数	作用
SetWorldTransform	CONST XFORM *lpXform	对图形处理，包括缩放、平移、旋转、裁剪、镜像
SetGraphicsMode	int iMode: GM_COMPATIBLE（默认） GM_ADVANCED（可使用SetWorldTransform）	设置特定设备上下文的图形模式

页面空间绘制常用参数：

函数	主要参数	作用
SetMapMode	int fnMapMode: MM_ANISORTOPIC：自定义缩放比例 MM_HIENGLISH：0.001inch-->1像素；x正轴向右，y正轴向上 MM_HIMETRIC：0.01毫米-->1像素；x正轴向右，y正轴向上 MM_ISOTROPIC：x和y方向的缩放比例相同 MM_LOENGLISH：0.01inch；x正轴向右，y正轴向上 MM_LOMETRIC：0.1毫米-->1像素；x正轴向右，y正轴向上 MM_TEXT：1:1拷贝；x正轴向右，y正轴向下 MM_TWIPS：1/1440inch-->1像素；x正轴向右，y正轴向上	设置映射模式SetMapMode，确定怎么画到设备空间上
SetWindowExtEx	int nXExtent, int nYExtent;	设置绘制区域大小
SetWindowOrgEx	int X, int Y;	设置绘制的窗口原点

设备空间常用参数：

函数	主要参数	作用
SetViewportExtEx	int nXExtent, int nYExtent;	设置绘制区域大小
SetViewportOrgEx	int X, int Y;	设置显示的视口原点

 

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3. Examples

• 修改窗口原点

  • SetWindowOrgEx(dc.m_hDC, 200, 200, NULL);
    TextOut(dc.m_hDC, 200, 200, "123456", 6);

    先在窗口中绘制， 最终转换到视口中显示。

     

     

• 修改视口原点

  • // viewpoint 
    SetViewportOrgEx(dc.m_hDC, 100, 100, NULL);
    TextOut(dc.m_hDC, 200, 200, "123456", 6);

    在窗口中的坐标点（200,200）绘制文字，而视口中原点坐标变为(100,100)，经一定量的偏移，最终绘制在界面坐标（300,300） 处。

    

• 窗口和视口同时配置

  • // hybird
    SetWindowOrgEx(dc.m_hDC, 200, 200, NULL);
    SetViewportOrgEx(dc.m_hDC, 100, 100, NULL);
    TextOut(dc.m_hDC, 200, 200, "123456", 6);

    绘制在坐标（100,100）的位置。这里为什么是这样呢？首先在窗口中绘制图形，之后以（200,200）为起点位置，将窗口中的内容复制到视口以（100,100）为起点的位置。

  • 这里，假设本文的绘制位置更改为（250,300），在窗口和视口中绘制的位置又是多少呢？——窗口为（250,300），视口为（150，200），视口中的计算方法：150=(250-200)+100; 200=(300-200)+100;（这里SetMapMode为默认参数MM_TEXT，未配置缩放系数或修改坐标轴方向）。

  • 
• 配置缩放系数为0.5，即从窗口中2个单位的位置，在视口中表示为一个1单位。

  • CRect rect;
    GetClientRect(&rect);
    
    SetMapMode(dc.m_hDC, MM_ANISOTROPIC);
    SetWindowExtEx(dc.m_hDC, rect.Width()*2, rect.Height()*2, NULL);
    SetViewportExtEx(dc.m_hDC, rect.Width(), rect.Height(), NULL);
    TextOut(dc.m_hDC, 200, 200, "123456", 6);

    可以看到，绘制的位置还是（100,100）。因为现在窗口中的（200,200）位置绘制了文本，但转换到视口（即显示设备）时，位置信息缩小了1倍。
  • 从窗口的页面空间转换到设备空间的公式，原文请见此：

  • Dx = ((Lx - WOx) * VEx / WEx) + VOx
    
    其中：
    Dx     x value in device units 
    Lx     x value in logical units (also known as page space units) 
    WOx     window x origin 
    VOx     viewport x origin 
    WEx     window x-extent 
    VEx     viewport x-extent

     

  • 
    •  
• 使用世界空间进行转换

  • // world transform
    int nGraphicsMode = SetGraphicsMode(dc.GetSafeHdc(), GM_ADVANCED);
    
    XFORM xForm;
    xForm.eM11 = (FLOAT) 0.5; 
    xForm.eM12 = (FLOAT) 0.0; 
    xForm.eM21 = (FLOAT) 0.0; 
    xForm.eM22 = (FLOAT) 0.5; 
    xForm.eDx  = (FLOAT) 0.0; 
    xForm.eDy  = (FLOAT) 0.0; 		
    SetWorldTransform(dc.GetSafeHdc(), &xForm);
    //Rectangle(dc.GetSafeHdc(), 0, 0, 200, 300);
    TextOut(dc.m_hDC, 200, 200, "123456", 6);

     另一种把图绘制在（100,100）处的方法就是使用世界空间，因为说来说去，图形最开始画的地方就在这里，而且在世界空间中能进行多种的图形操作。这里用到了SetWorldTransform、XFORM和SetGraphicsMode，这是必须使用的函数或者参数，具体使用方法各请看MSDN，那里有非常详细的介绍。

    

• 综合使用WindowOrg和ViewPortOrg

  • // using windowpoint & viewpoint
    SetMapMode(dc.m_hDC, MM_TEXT);
    SetViewportOrgEx(dc.GetSafeHdc(), 0, rect.bottom/10, NULL);
    SetWindowOrgEx(dc.GetSafeHdc(), -100, 0, NULL);
    dc.Rectangle(0, 0, 200, 300);
    TextOut(dc.m_hDC, 200, 200, "123456", 6);

     主要明白绘图现在窗口上绘，再是在视口上显示，这个过程即可，转换过程中可能会有一定比例的缩放。

     

     

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4. 引用 

 

1. Using SetWorldTransform() to Rotate Basic Shapes by Any Angle

2. MSDN（官方文档，最最权威！）

3. 其他文档