Windows GDI 坐标系与变换

# 1. 简介

## 1.1 Windows GDI简介

Windows 图形设备接口（Graphics Device Interface，GDI）是 Windows 系统中负责图形输出的一部分，它提供了一套用于绘制图形和文本的 API，是实现 Windows 窗口、控件和图形界面的基础。

## 1.2 什么是坐标系和变换

在图形处理中，坐标系是表示位置的标准化系统，通常使用二维的 (x, y) 坐标来描述点的位置。而变换则是指根据一定规则，对坐标系进行平移、缩放、旋转等操作，从而实现图形的变换和显示。

在接下来的章节中，我们将深入探讨 Windows GDI 中的坐标系及其变换，包括不同坐标系的概念、坐标系之间的变换关系，以及坐标系与变换在图形处理中的应用和常见问题的解决方案。

# 2. Windows GDI的坐标系统

在 Windows GDI 中，涉及到坐标的概念有三种，分别是设备坐标系，逻辑坐标系和世界坐标系。理解这三种坐标系之间的关系对于绘图和图形处理非常重要。

### 2.1 设备坐标系

设备坐标系是屏幕或打印设备上的坐标系统，以设备单位（通常是像素）为单位进行测量。设备坐标系的原点通常位于屏幕的左上角。

### 2.2 逻辑坐标系

逻辑坐标系是相对于绘图表面（如窗口或绘图区域）的坐标系统，以逻辑单位为单位进行测量，可以通过逻辑坐标系来描述图形的抽象位置和大小。

### 2.3 世界坐标系

世界坐标系是一个通用的坐标系统，可以用来表示对象的绝对位置和大小，通常用于图形的变换和转换操作。

在使用 GDI 进行绘图时，需要理解不同坐标系之间的关系，以便准确地绘制出所需的图像和图形效果。

# 3. 坐标系之间的变换

在Windows GDI中，坐标系之间的变换是非常重要的，因为它影响着绘图的位置和形状。在本节中，我们将深入探讨不同坐标系之间的相互转换过程。

#### 3.1 设备坐标系到逻辑坐标系的转换

设备坐标系是物理设备上的坐标系统，以设备单位（如像素）为单位。而逻辑坐标系则是与设备无关的抽象坐标系统，以逻辑单位为单位。因此，在实际绘制时，需要将逻辑坐标系中的坐标转换为设备坐标系中的坐标以进行绘制。

以Windows GDI中的`SetWindowExtEx`和`SetViewportExtEx`函数为例，通过设置窗口和视区的大小，可以实现逻辑坐标到设备坐标的转换。

# Python示例代码
import win32con
import win32gui

# 窗口句柄
hwnd = win32gui.FindWindow(None, "MyWindow")

# 创建设备上下文
hdc = win32gui.GetDC(hwnd)

# 设置窗口大小
win32gui.SetWindowExtEx(hdc, 100, 100, None)
win32gui.SetViewportExtEx(hdc, 500, 500, None)

# 在逻辑坐标(10, 10)处绘制一个矩形
win32gui.Rectangle(hdc, 10, 10, 20, 20)

# 释放设备上下文
win32gui.ReleaseDC(hwnd, hdc)

通过以上示例代码，我们可以看到如何将逻辑坐标转换为设备坐标进行绘制。

#### 3.2 逻辑坐标系到世界坐标系的转换

在Windows GDI中，世界坐标系是一个抽象的坐标系统，用于放置绘图对象。它通常被用于平移、旋转和缩放绘图对象。

通过`SetWorldTransform`函数，可以实现逻辑坐标到世界坐标的转换。下面是一个简单的示例代码：

# Python示例代码
import win32con
import win32gui

# 窗口句柄
hwnd = win32gui.FindWindow(None, "MyWindow")

# 创建设备上下文
hdc = win32gui.GetDC(hwnd)

# 设置世界坐标系的变换矩阵
transform = (2.0, 0.0, 0.0, 2.0, 100.0, 100.0)
win32gui.SetWorldTransform(hdc, transform)

# 在逻辑坐标(10, 10)处绘制一个矩形，经过世界坐标系变换后，实际位置为(20, 20)
win32gui.Rectangle(hdc, 10, 10, 20, 20)

# 释放设备上下文
win32gui.ReleaseDC(hwnd, hdc)

通过上述代码，我们可以看到如何使用`SetWorldTransform`函数将逻辑坐标转换为世界坐标进行绘制。

#### 3.3 设备坐标系到世界坐标系的转换

除了以上两种转换方式外，有时也需要直接将设备坐标转换为世界坐标来进行绘制。