論wpf的設備無關性 - 簡書

原文:論wpf的設備無關性 - 簡書

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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

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誤解之二

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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

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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，那么我們有理由相信，如果兩個顯示器的DPI設置是相同的，那么同一個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）”。由于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設置是沒有什么聯系的。

表?1實驗環境

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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)

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問題出在哪兒了？

其實從表 1當中就能看出一些端倪，原因正是在于實際的物理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，然后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，由于操作系統設置為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。

那么我們有理由推測，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。那么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，那么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

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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臺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臺顯示器（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，由于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，但是對于一個程序員來說，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。

作者：yang13
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