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WPF單位真的與分辨率無關嗎?

編輯:關於.NET

WPF從發布之日起,一直將“分辨率無關(resolution independence)”作為其 亮點,聲稱使用WPF制作的用戶界面在輕巧的Ultra-Mobile PC的屏幕上和在50英寸的電視機 上都能很好地顯示。微軟之所以稱WPF具備“分辨率無關”這一特性,主要是因為 WPF的坐標單位設計成為以1/96英寸為一個邏輯像素單位,而不是與設備相關的像素單位。

但是微軟本身對WPF“分辨率無關”這一特性沒有作更多的具體解釋,導致用 戶會產生很多誤解。

誤解之一

改變顯示器的分辨率設置,同一個WPF的用戶界面和繪制的圖形尺寸不會變化。

這個可以用一個非常簡單的實驗證明該結論是錯誤的。新建一個WPF應用程序窗口,其中 高度為400DIUs(DIU:Device independent unit,設備無關單位),寬度為600DIUs,讓這 個窗口分別在分辨率設置為1280 * 1024和800*600的環境下運行,如下圖所示,兩個窗口的 尺寸是明顯不一樣的。

  

圖 1 左圖為1280 * 1024分辨率,右圖為800*600分辨率

誤解之二

改變顯示的DPI設置,同一個WPF的用戶界面和繪制的圖形尺寸不會變化。

顯示的DPI設置,在XP系統下是通過右鍵——屬性——設置選項卡 ——高級,可以調用出來,如下圖所示:

圖 2 顯示屬性DPI設置

這個也可以用同樣的方法進行證明該結論是錯誤的。仍然是高度為400DIUs[1],寬度為 600DIUs的窗口分別運行在96DPI和192DPI兩種設置環境下。從下圖也可以明顯看出窗口的尺 寸是不一樣的。

         

圖 3 左圖為96DPI,右圖為192DPI

誤解之三

在不同屏幕上,如果DPI設置相同,則同一個WPF的用戶界面和繪制的圖形尺寸不會變化。

在這個地方有必要對屏幕的DPI設置進行一下解釋說明。DPI設置是指屏幕上每英寸多少個 像素,比如當前設置為96DPI,即屏幕上96個像素為1英寸。一般的Windows XP系統有正常尺 寸(96DPI)、大尺寸(120DPI)和自定義尺寸三種選項。既然WPF的坐標單位是以1/96英寸 為一個邏輯像素單位,那麼我們有理由相信,如果兩個顯示器的DPI設置是相同的,那麼同一 個WPF的用戶界面和繪制的圖形尺寸不會變化。很遺憾,這樣的結論依舊是一個錯誤。

CalvinP.Schrotenboer 也用一個實驗證明這是一個錯誤。實驗環境如表 1,比如桌面LCD 顯示器實際屏幕寬度和高度(像素單位)為1600 x 1200,這個和普通的分辨率設置需要區分 ,這是顯示設備的最大分辨率或者說是物理分辨率,即物理上該顯示器屏幕上是1600 x 1200 個像元,英文中又稱這種分辨率為“native resolution(原生分辨率)”。由於 兩個屏幕物理尺寸也不一樣,所以實際的物理DPI可以通過表中的計算公式得到。實際的物理 DPI和操作系統的DPI設置是沒有什麼聯系的。

表 1實驗環境

實驗環境 系統一 系統二 顯示器類型 桌面LCD顯示器 筆記本LCD顯示器 屏幕寬度和高度
(像素單位) 1600 x 1200 1400 x 1050 屏幕寬度和高度
(英寸單位) 17.0 x 12.75 12.0 x 9.0 實際的物理DPI 縱向:1600 / 17.0 = 94DPI
橫向:1200 / 12.75 = 94DPI 縱向:1400 / 12 = 117DPI
橫向:1050 / 9 = 117DPI 操作系統的DPI設置 96DPI 96DPI

在兩個不同系統當中運行同一個WPF應用程序,該程序了繪制了一條長為384DIUs的直線, 換算成英寸即為384/96= 4英寸。結果在兩個系統當中的實際尺寸如下圖所示:

圖 4 上圖實際尺寸為4.08英寸,下圖實際尺寸為3.28英寸 (CalvinP.Schrotenboer,2006)

問題出在哪兒了?

其實從表 1當中就能看出一些端倪,原因正是在於實際的物理DPI和操作系統設置的DPI不 一致造成的。WPF無法知道當前使用設備實際的物理DPI為多少,相反通過操作系統的API函數 獲得操作系統的DPI值,然後簡單地認為這就是實際的物理DPI值。比如在桌面LCD顯示器上, 實際一個物理像元的尺寸為1/94英寸,由於操作系統設置為96DPI,因此WPF還固執地以為一 個實際的像元為1/96英寸,因此線段長度為1/94 * 384 = 4.08英寸。筆記本顯示器實際一個 物理像元的尺寸為1/117英寸,因此線段長度為1/117 * 384 = 3.28英寸。這個值和我們測量 的結果正好相符。

那麼我們有理由推測,如果將操作系統的DPI設置成實際的物理DPI,則能做到真正的 “分辨率獨立”,即在兩個不同顯示器上顯示的線段長度都為4英寸,如圖 5所示 :

  

圖 5 左圖為桌面LCD顯示器,將DPI設置成為94,右圖為筆記本顯示器,將DPI設置成為 117

WPF的“分辨率無關”到現在為止已經是山高月小,水落石出。那麼我們還要 接著討論另一個問題,在顯示器上存在這樣的問題,那麼是否在打印機上也存在這樣的問題 呢?仍然可以用一個實驗證明。同樣繪制一個4英寸的直線,分別在DPI設置為96DPI和120DPI 下進行打印,得到的打印結果尺寸相同。如下圖所示:

   

圖 6 左圖為系統設置120DPI下打印結果,右圖為系統設置96DPI下打印結果

結論

通過上面幾個實驗分析,我們可以得到如下兩個結論:

(1)WPF在打印得時候可以做到“分辨率無關”,即同一個WPF用戶界面和繪 制的圖形尺寸在任何一台打印機上輸出都是一致的;

(2)當顯示器實際象元的物理尺寸和系統設置的DPI保持一致的時候,WPF可以在顯示器 上做到“分辨率無關”,即同一個WPF用戶界面和繪制的圖形尺寸在任何一台顯示 器(實際象元的物理尺寸和系統設置的DPI保持一致)上輸出都是一致的。反之則無法保證。

更多的討論

“分辨率無關”這樣一個概念,由於微軟本身討論得不多,的確容易造成誤解 。最為詳細地討論了WPF當中“分辨率無關”的是CalvinP.Schrotenboer 的一篇 博文“Is WPF Really Resolution Independent?”。當然Charles Peztold也在 自己的博客當中討論過這個問題。另外在微軟的論壇上StephenW,Charles Peztold等人也就 WPF的“分辨率無關”和“設備無關”作了比較深入的討論。

用戶固然可以不理睬這些,但是對於一個程序員來說,尤其是一個正在做繪圖程序的程序 員,尤其尤其是一個還需要打印輸出的繪圖程序員,是需要清楚這其中細節的。而且了解細 節本身也是一件很愉快的事情。

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