C#的图形绘制基础知识



图形绘制基础

在Windows的用户界面中，当创建一个窗口，并在该窗口进行绘图时，一般要声明一个派生于System.Windows.Forms.Form的类。如果要编写一个定制控件，就要声明一个派生于System.Windows.Forms.UserControl的类。在这两种情况下，都重写了虚拟函数OnPaint()。只要窗口的任何一部分需要重新绘制，Windows都会调用这个函数。

在这个事件中，PaintEventArgs类是一个参数。在PaintEventArgs中有两个重要的信息：Graphics对象和ClipRectangle对象。

 

Graphics类：

这个类封装了一个GDI+绘图界面。有3种基本类型的绘图界面：

l        Windows和屏幕上的控件

l        要发送给打印机的页面

l        内存中的位图和图像

Graphics类提供了可以在这些绘图界面上绘图的功能。在其他功能中，我们可以使用它绘制圆弧、曲线、Bezier曲线、椭圆、图像、线条、矩形和文本。

给窗口获得Graphics对象有两种不同的方式。首先是重写OnPaint()事件，该事件是一个Form类继承Control类的虚拟方法。下面利用从该事件的PaintEventArgs中获取Graphics对象：

           protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)

           {

               Graphics g = e.Graphics;

               // do our drawing here

           }

有时，需要直接在窗口中绘图，而无需等待OnPaint()事件。例如要编写代码，选择窗口中的某些图像（类似于在Windows Explorer中选择图标），或者用鼠标拖动一些对象，就是这种情况。在窗体上调用CreateGraphics()方法就可以获得一个Graphics对象，这是Form类继承Control类的另一个方法：

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

           {

               Graphics g =this.CreateGraphics();

               // do our drawing here

               g.Dispose();   // this is important

           }

只有在无用存储单元收集器（GC）调用了析构函数时，我们才不必调用Dispose()，但不能确保GC何时运行。所以很可能在释放这些资源前系统资源就被用尽了，所以需要手动释放这些资源。还有一种方法就是使用using关键字，在对象超出作用域时using结构会自动调用Dispose()。

           using(Graphics g= this.CreateGraphics())

           {

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

           }

 

坐标系统：

GDI+的坐标系统建立在通过像素中心的假想数学直线上，这些直线从0开始，其左上角的交点是X=0,Y=0（简短记号是(0,0)/Ponit(0,0）。

在绘制线条时，GDI+会把绘制出来的像素在指定的数学直线上对中。在绘制整数坐标的水平线时，可以认为每个像素的一半落在假想数学直线的上半部分，而另一半落在假想数学直线的下半部分。

这里有一点需要注意的地方，如果指定了宽度为5（例如画一个从(1,0)到(6,4)的矩形），就会在水平方向上绘制6个像素。但如果考虑到数学直线通过像素中心，则该矩形只有5个像素宽，绘制的线条有一半像素落在假想数学直线的外面，一半像素则落在假想数学直线的里面。

不仅如此，如果使用图形保真技术进行绘图，其他像素就会上一半的颜色，创建出光滑的线条，部分避免了对角线的“台阶”外观。

在绘图时，常常用3种结构指定坐标：Point，Size和Rectangle。

Point：

GDI+使用Point表示一个点。这是一个二维平面上的点——一个像素的表示方式。许多GDI+函数例如DrawLine()，以Point作为其参数。声明和构造Point的代码如下所示：

Point p= new Point(1,1);

通过其公用属性可以获得和设置Point的X和Y坐标。

Size：

GDI+使用Size表示一个尺寸（像素）。Size结构包含宽度和高度。声明和构造Size的代码如下所示：

Size s= new Size(5,5);

通过其公用属性可以获得和设置Size的宽度和高速。

Rectangle：

有两个构造函数。一个构造函数的参数是X坐标、Y坐标、宽度和高度。另一个构造函数的参数是Point和Size结构（Point定义矩形的左上角，Size定义其大小）。声明方式如下：

           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的成员：

公共字段：

Empty：表示其属性未被初始化的 Rectangle结构。

公共属性：

Bottom：获取此 Rectangle结构下边缘的 y 坐标。

Height：获取或设置此 Rectangle结构的高度。

IsEmpty：测试此 Rectangle的所有数值属性是否都具有零值。

Left：获取此 Rectangle结构左边缘的 x 坐标。

Location：获取或设置此 Rectangle结构左上角的坐标。

Right：获取此 Rectangle结构右边缘的 x 坐标。

Size：获取或设置此 Rectangle的大小。

Top：获取此 Rectangle结构上边缘的 y 坐标。

Width：获取或设置此 Rectangle结构的宽度。

X：获取或设置此 Rectangle结构左上角的 x 坐标。

Y：获取或设置此 Rectangle结构左上角的 y 坐标。

公共方法：

Ceiling：通过将 RectangleF值舍入到比它大的相邻整数值，将指定的 RectangleF 结构转换为 Rectangle结构。

Contains：已重载。确定指定的点是否包含在此 Rectangle定义的矩形区域范围内。

Equals：已重写。测试 obj是否为与此 Rectangle 结构具有相同位置和大小的 Rectangle结构。

FromLTRB：创建一个具有指定边缘位置的 Rectangle结构。

GetHashCode：已重写。返回此 Rectangle结构的哈希代码。有关如何使用哈希代码的信息，请参见 Object.GetHashCode。

Inflate：已重载。创建并返回指定 Rectangle结构的放大副本。该副本被放大指定的量。

Intersect：已重载。将此 Rectangle结构替换为其自身与指定 Rectangle 结构的交集。

IntersectsWith：确定此矩形是否与 rect相交。

Offset：已重载。将此矩形的位置调整指定的量。

Round：通过将 RectangleF舍入到最近的整数值，将指定的 RectangleF 转换为 Rectangle。

ToString：已重写。将此 Rectangle的属性转换为可读字符串。

Truncate：通过截断 RectangleF值，将指定的 RectangleF 转换为 Rectangle。

Union：获取包含两个 Rectangle结构的交集的 Rectangle 结构。

公共运算符：

相等运算符：测试两个 Rectangle结构的位置和大小是否相同。

不等运算符：测试两个 Rectangle结构的位置或大小是否不同。

GraphicsPaths：

这个类表示一系列连接的线条和曲线。在构造一条路径时，可以添加线条、Bezier曲线、圆弧、饼形图、多边形和矩形等。在构造一条复杂的路径后，可以用一个操作绘制路径：调用DrawPath()。可以调用FillPath()填充路径。

使用一个点数组和PathTypes构造GraphicsPath，PathTypes是一个byte数组，其中的每个元素对应于点数组中的每一个元素，并给出了路径如何通过这些点来构造的其他信息。例如，如果点是路径的起始点，那么这个点的路径类型就是PathPointType.Start。如果点是两个线条的连接点，那么这个点的路径类型就是PathPointType.Line。如果点用于构造一条从前一点到后一点之间的Bezier曲线，路经类型就是PathPointType.Bezier。

注意要使用GraphicsPaths需要引入如下命名空间：

using System.Drawing.Drawing2D;

示例，用四条线段创建一个图形路径：

        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：（“区域”）

这个类是一个复杂的图形，由矩形和路径组成。在构造了一个Region后，就可以使用FillRegion()方法绘制该区域。

下面的代码创建了一个区域，给它添加一个Rectangle和一个GraphicsPath，再用蓝色填充该区域：

    

            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);

            }

颜色：

可以用两种不同的方式来表示，一种是RGB（将红、绿、蓝色值传送给Color结构的一个函数），另一种是把颜色分解为3种组件（色调、饱和度和亮度）。

GetBrightness：获取此 Color结构的“色调-饱和度-亮度”(HSB)的亮度值。

GetHue：获取此 Color结构的“色调-饱和度-亮度”(HSB)的色调值，以度为单位。

GetSaturation：获取此 Color结构的“色调-饱和度-亮度”(HSB)的饱和度值。

GDI+中的颜色还有第4个组件：Alpha组件。使用这个组件可以设置颜色的不透明度，以便创建淡入淡出效果。

图形绘制进阶-线条、字体

使用Pen类绘制线条

Pen类在System.Drawing 命名空间中。

例如，如下代码即可在Form窗体加载调用绘图方法时绘制一些直线

   

    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));

            }

        }

    }

获得Pen有更简单的方式，Pens包含的属性可以包含创建大约150种钢笔，每个钢笔都有前面介绍的约定义颜色。下面我们使用这种钢笔做一个例子：

    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));

        }

    }

这样就可以不用创建一个Pen的对象，最后也不用担心忘记释放对象而调用Dispose()方法。

 

使用Brush类绘制图形

Brush类是一个抽象的基类，要实例化一个Brush对象，应适用派生于Brush的类，例如SolidBrush、TextureBrush和LinearGradientBrush。

Brush类在System.Drawing 命名空间中，但TextureBrush和LinearGradientBrush在System.Drawing.Drawing2D命名空间中。

1．SolidBrush用一种单色填充图形。

2．TextureBrush用一个位图填充图形。在构造这个画笔时，还指定了一个边框矩形和一个填充模式。边框矩形指定画笔适用位图的哪一部分——可以不使用整个位图。填充模式有许多选项，包括平铺纹理的Tile、TileFlipX、TileFlipY和TileFlipXY，它们指定连续平铺时翻转对象。使用TextureBrush可以创建非常有趣和富有相像力的效果。

3．LinearGradientBrush封装了一个画笔，该画笔可以绘制两种颜色渐变的图形，其中第一种颜色以指定的角度逐渐过渡到第二种颜色。角度则可以根据程度来指定。0º表示颜色从左向右过渡。90º表示颜色从上到下过渡。

还有一种画笔PathGradientBrush，它可以创建精细的阴影效果，其中阴影从路径的中心趋向路径的边界。这种画笔可以让人想起用彩笔绘制的阴影地图，可以实现类似在不同的省或国家爱之间的边界上涂上较暗的颜色。

使用的时候需要对窗体的构造函数进行相应的修改：

   

    public Form3()

    {

        //

        // Windows 窗体设计器支持所必需的

        //

        InitializeComponent();

        // 控件被绘制为不透明的，不绘制背景

        SetStyle(ControlStyles.Opaque,true);

 

        //

        // TODO: 在 InitializeComponent 调用后添加任何构造函数代码

        //

    }

会出现如下效果，默认运行时是个透明白色的背景。但是将任何一个窗口覆盖上后就绘制成了被覆盖部分的位图。

覆盖前：

    当将选中的窗口覆盖他后就会出现如下效果：

    就是被重新绘制了。

（由于图片上传出现问题，不知如何上传，以前可以上传的名字都不能用了，还有好多以前可用的图片现在都不可用了，好像不接受中文命名）

 

这并不是我们需要的。我们引入System.Drawing.Drawing2D命名空间，为了此名称空间下的使用LinearGradientBrush画笔。

   

    protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)

    {

        Graphics g = e.Graphics;

        g.FillRectangle(Brushes.White, ClientRectangle);

        g.FillRectangle(Brushes.Red, new Rectangle(100,60,50,50));

        // 实现渐变色

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

        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绘制文本

Font类封装了字体的3个主要特征：字体系列、字体大小和字体样式。Font类在System.Drawing 命名空间中。

在.NET Framework中，Size并不仅仅是点的大小，通过Unit属性可以改变GraphicsUnit属性，Unit定义了字体的测量单位。一个点等于1/72英寸，所以10点的字体有10/72英寸高。在GraphicsUnit枚举中，可以把字体的大小指定为：

l        点的大小

l        显示大小（1/75英寸）

l        文档（1/300英寸）

l        英寸

l        毫米

l        像素

一般情况下，屏幕上每英寸有72个像素。打印机上每英寸右300个像素、600个像素，甚至更多。使用Graphics对象的MeasureString()方法可以计算出给定字体的字符串宽度。

   

    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);//绘制一个黑色矩形

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

    }

这个例子将在获取字符串的宽度和高度后绘制出一个黑色矩形，然后将字符串以蓝色绘制在矩形中。

StringFormat类封装了文本局部信息，包括对齐和行间距信息。

	public Form3()

        {

            //

            //  Windows 窗体设计器支持所必需的

            //

            InitializeComponent();

            // 控件被绘制为不透明的，不绘制背景

            SetStyle(ControlStyles.Opaque,true);

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

 
            //

            // TODO: 在 InitializeComponent 调用后添加任何构造函数代码

            //

        }

        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();

        }

实现画不同类型的字体。

 

图形绘制进阶-图像（双倍缓冲）

 

图像在GDI+中有很多用途。当然，可以在窗口中绘制图像，也可以用图像创建画笔（TextureBrush），再绘制用该图像填充的图形。

Image类在System.Drawing命名空间中。

图像另一个非常重要的用途是双倍缓冲的图形编程技巧。有时要创建的图形非常精细复杂，即使使用目前运行速度最快的机器，也需要很长时间才能绘制出来。观察图像在屏幕中一点一点地绘制出来，并不是一件令人愉快的事。这类应用程序有映射应用程序和复杂的CAD/CAM应用程序。在这个技巧中，并不在把图形绘制在窗口中，而是绘制到一个图像中。在完成了图像的绘制后，再把该图像绘制到窗口中。这个技巧就成为双倍缓冲。一些其他的绘制技巧还涉及到在多个图层上绘制，即首先绘制背景，再在背景的上面绘制对象，最后在对象的上面绘制文本。如果这个图形直接在屏幕上绘制，用户就会看到一个闪烁的效果。双倍缓冲可以消除这种闪烁效果。

Image本身是一个抽象类，它有两个子类：Bitmap和Metafile。

Bitmap类用于一般的图像，有高度和宽度属性。下面的一个小例子就是从文件中加载一个Bitmap图像，并绘制它。也可以从该类中创建画笔，再使用该画笔创建一个钢笔，以绘制线条，也可以使用该画笔绘制文本。

位图有几个可能的来源。可以从文件中加载位图，位图也可以来自打开的流，还可以从另一个现有的图像中创建位图。位图可以创建为空白的图像，以便在其上绘制。在从文件中读取图像时，该图像可以是JPEG，GIF或BMP格式。

加载图像

使用纹理画笔进行绘图

使用钢笔绘制图像

使用图像绘制文本

未使用双倍缓冲

使用双倍缓冲
    例程下载

 

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