C#的圖形繪製基礎知識
圖形繪製基礎
在Windows的使用者介面中，當建立一個視窗，並在該視窗進行繪圖時，一般要宣告一個派生於System.Windows.Forms.Form的類。如果要編寫一個定製控制元件，就要宣告一個派生於System.Windows.Forms.UserControl的類。在這兩種情況下，都重寫了虛擬函式OnPaint()。只要視窗的任何一部分需要重新繪製，Windows都會呼叫這個函式。
在這個事件中，PaintEventArgs類是一個引數。在PaintEventArgs中有兩個重要的資訊：Graphics物件和ClipRectangle物件。
Graphics類：
這個類封裝了一個GDI+
lWindows和螢幕上的控制元件
l要傳送給印表機的頁面
l記憶體中的點陣圖和影象
Graphics類提供了可以在這些繪圖介面上繪圖的功能。在其他功能中，我們可以使用它繪製圓弧、曲線、Bezier曲線、橢圓、影象、線條、矩形和文字。
給視窗獲得Graphics物件有兩種不同的方式。首先是重寫OnPaint()事件，該事件是一個Form類繼承Control類的虛擬方法。下面利用從該事件的PaintEventArgs中獲取Graphics物件：
protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)
{
Graphics g = e.Graphics;
// do our drawing here
}
有時，需要直接在視窗中繪圖，而無需等待OnPaint()事件。例如要編寫程式碼，選擇視窗中的某些影象（類似於在Windows Explorer中選擇圖示），或者用滑鼠拖動一些物件，就是這種情況。在窗體上呼叫CreateGraphics()方法就可以獲得一個Graphics物件，這是Form類繼承Control類的另一個方法：
protected void Form1_Click(object sender, System.EventArgs e)
{
Graphics g =this
// do our drawing here
g.Dispose();// this is important
}
只有在無用儲存單元收集器（GC）呼叫了解構函式時，我們才不必呼叫Dispose()，但不能確保GC何時執行。所以很可能在釋放這些資源前系統資源就被用盡了，所以需要手動釋放這些資源。還有一種方法就是使用using關鍵字，在物件超出作用域時using結構會自動呼叫Dispose()。
using(Graphics g= this.CreateGraphics())
{
g.DrawLine(Pens.Black,new Point(0,0),new Point(3,5));
}
座標系統：
GDI+的座標系統建立在通過畫素中心的假想數學直線上，這些直線從0開始，其左上角的交點是X=0,Y=0（簡短記號是(0,0)/Ponit(0,0）。
在繪製線條時，GDI+會把繪製出來的畫素在指定的數學直線上對中。在繪製整數座標的水平線時，可以認為每個畫素的一半落在假想數學直線的上半部分，而另一半落在假想數學直線的下半部分。
這裡有一點需要注意的地方，如果指定了寬度為5（例如畫一個從(1,0)到(6,4)的矩形），就會在水平方向上繪製6個畫素。但如果考慮到數學直線通過畫素中心，則該矩形只有5個畫素寬，繪製的線條有一半畫素落在假想數學直線的外面，一半畫素則落在假想數學直線的裡面。
不僅如此，如果使用圖形保真技術進行繪圖，其他畫素就會上一半的顏色，創建出光滑的線條，部分避免了對角線的“臺階”外觀。
在繪圖時，常常用3種結構指定座標：Point，Size和Rectangle。
Point：
GDI+使用Point表示一個點。這是一個二維平面上的點——一個畫素的表示方式。許多GDI+函式例如DrawLine()，以Point作為其引數。宣告和構造Point的程式碼如下所示：
Point p= new Point(1,1);
通過其公用屬性可以獲得和設定Point的X和Y座標。
Size：
GDI+使用Size表示一個尺寸（畫素）。Size結構包含寬度和高度。宣告和構造Size的程式碼如下所示：
Size s= new Size(5,5);
通過其公用屬性可以獲得和設定Size的寬度和高速。
Rectangle：
有兩個建構函式。一個建構函式的引數是X座標、Y座標、寬度和高度。另一個建構函式的引數是Point和Size結構（Point定義矩形的左上角，Size定義其大小）。宣告方式如下：
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的成員：
公共欄位：
Empty：表示其屬性未被初始化的 Rectangle結構。
公共屬性：
Bottom：獲取此 Rectangle結構下邊緣的 y 座標。
Height：獲取或設定此 Rectangle結構的高度。
IsEmpty：測試此 Rectangle的所有數值屬性是否都具有零值。
Left：獲取此 Rectangle結構左邊緣的 x 座標。
Location：獲取或設定此 Rectangle結構左上角的座標。
Right：獲取此 Rectangle結構右邊緣的 x 座標。
Size：獲取或設定此 Rectangle的大小。
Top：獲取此 Rectangle結構上邊緣的 y 座標。
Width：獲取或設定此 Rectangle結構的寬度。
X：獲取或設定此 Rectangle結構左上角的 x 座標。
Y：獲取或設定此 Rectangle結構左上角的 y 座標。
公共方法：
Ceiling：通過將 RectangleF值舍入到比它大的相鄰整數值，將指定的 RectangleF 結構轉換為 Rectangle結構。
Contains：已過載。確定指定的點是否包含在此 Rectangle定義的矩形區域範圍內。
Equals：已重寫。測試 obj是否為與此 Rectangle 結構具有相同位置和大小的 Rectangle結構。
FromLTRB：建立一個具有指定邊緣位置的 Rectangle結構。
GetHashCode：已重寫。返回此 Rectangle結構的雜湊程式碼。有關如何使用雜湊程式碼的資訊，請參見 Object.GetHashCode。
Inflate：已過載。建立並返回指定 Rectangle結構的放大副本。該副本被放大指定的量。
Intersect：已過載。將此 Rectangle結構替換為其自身與指定 Rectangle 結構的交集。
IntersectsWith：確定此矩形是否與 rect相交。
Offset：已過載。將此矩形的位置調整指定的量。
Round：通過將 RectangleF舍入到最近的整數值，將指定的 RectangleF 轉換為 Rectangle。
ToString：已重寫。將此 Rectangle的屬性轉換為可讀字串。
Truncate：通過截斷 RectangleF值，將指定的 RectangleF 轉換為 Rectangle。
Union：獲取包含兩個 Rectangle結構的交集的 Rectangle 結構。
公共運算子：
相等運算子：測試兩個 Rectangle結構的位置和大小是否相同。
不等運算子：測試兩個 Rectangle結構的位置或大小是否不同。
GraphicsPaths：
這個類表示一系列連線的線條和曲線。在構造一條路徑時，可以新增線條、Bezier曲線、圓弧、餅形圖、多邊形和矩形等。在構造一條複雜的路徑後，可以用一個操作繪製路徑：呼叫DrawPath()。可以呼叫FillPath()填充路徑。
使用一個點陣列和PathTypes構造GraphicsPath，PathTypes是一個byte陣列，其中的每個元素對應於點陣列中的每一個元素，並給出了路徑如何通過這些點來構造的其他資訊。例如，如果點是路徑的起始點，那麼這個點的路徑型別就是PathPointType.Start。如果點是兩個線條的連線點，那麼這個點的路徑型別就是PathPointType.Line。如果點用於構造一條從前一點到後一點之間的Bezier曲線，路經型別就是PathPointType.Bezier。
注意要使用GraphicsPaths需要引入如下名稱空間：
using System.Drawing.Drawing2D;
示例，用四條線段建立一個圖形路徑：
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：（“區域”）
這個類是一個複雜的圖形，由矩形和路徑組成。在構造了一個Region後，就可以使用FillRegion()方法繪製該區域。
下面的程式碼建立了一個區域，給它新增一個Rectangle和一個GraphicsPath，再用藍色填充該區域：
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);
}
顏色：
可以用兩種不同的方式來表示，一種是RGB（將紅、綠、藍色值傳送給Color結構的一個函式），另一種是把顏色分解為3種元件（色調、飽和度和亮度）。
GetBrightness：獲取此 Color結構的“色調-飽和度-亮度”(HSB)的亮度值。
GetHue：獲取此 Color結構的“色調-飽和度-亮度”(HSB)的色調值，以度為單位。
GetSaturation：獲取此 Color結構的“色調-飽和度-亮度”(HSB)的飽和度值。
GDI+中的顏色還有第4個元件：Alpha元件。使用這個元件可以設定顏色的不透明度，以便建立淡入淡出效果。
圖形繪製進階-線條、字型
使用Pen類繪製線條
Pen類在System.Drawing 命名空間中。
例如，如下程式碼即可在Form窗體載入呼叫繪圖方法時繪製一些直線
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));
}
}
}
獲得Pen有更簡單的方式，Pens包含的屬性可以包含建立大約150種鋼筆，每個鋼筆都有前面介紹的約定義顏色。下面我們使用這種鋼筆做一個例子：
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));
}
}
這樣就可以不用建立一個Pen的物件，最後也不用擔心忘記釋放物件而呼叫Dispose()方法。
使用Brush類繪製圖形
Brush類是一個抽象的基類，要例項化一個Brush物件，應適用派生於Brush的類，例如SolidBrush、TextureBrush和LinearGradientBrush。
Brush類在System.Drawing 命名空間中，但TextureBrush和LinearGradientBrush在System.Drawing.Drawing2D命名空間中。
1．SolidBrush用一種單色填充圖形。
2．TextureBrush用一個位圖填充圖形。在構造這個畫筆時，還指定了一個邊框矩形和一個填充模式。邊框矩形指定畫筆適用點陣圖的哪一部分——可以不使用整個點陣圖。填充模式有許多選項，包括平鋪紋理的Tile、TileFlipX、TileFlipY和TileFlipXY，它們指定連續平鋪時翻轉物件。使用TextureBrush可以建立非常有趣和富有相像力的效果。
3．LinearGradientBrush封裝了一個畫筆，該畫筆可以繪製兩種顏色漸變的圖形，其中第一種顏色以指定的角度逐漸過渡到第二種顏色。角度則可以根據程度來指定。0º表示顏色從左向右過渡。90º表示顏色從上到下過渡。
還有一種畫筆PathGradientBrush，它可以建立精細的陰影效果，其中陰影從路徑的中心趨向路徑的邊界。這種畫筆可以讓人想起用彩筆繪製的陰影地圖，可以實現類似在不同的省或國家愛之間的邊界上塗上較暗的顏色。
使用的時候需要對窗體的建構函式進行相應的修改：
public Form3()
{
//
// Windows 窗體設計器支援所必需的
//
InitializeComponent();
// 控制元件被繪製為不透明的，不繪製背景
SetStyle(ControlStyles.Opaque,true);
//
// TODO: 在 InitializeComponent 呼叫後新增任何建構函式程式碼
//
}
會出現如下效果，預設執行時是個透明白色的背景。但是將任何一個視窗覆蓋上後就繪製成了被覆蓋部分的點陣圖。
覆蓋前：
當將選中的視窗覆蓋他後就會出現如下效果：
就是被重新繪製了。
（由於圖片上傳出現問題，不知如何上傳，以前可以上傳的名字都不能用了，還有好多以前可用的圖片現在都不可用了，好像不接受中文命名）
這並不是我們需要的。我們引入System.Drawing.Drawing2D名稱空間，為了此名稱空間下的使用LinearGradientBrush畫筆。
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));
// 實現漸變色
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繪製文字
Font類封裝了字型的3個主要特徵：字體系列、字型大小和字型樣式。Font類在System.Drawing 命名空間中。
在.NET Framework中，Size並不僅僅是點的大小，通過Unit屬性可以改變GraphicsUnit屬性，Unit定義了字型的測量單位。一個點等於1/72英寸，所以10點的字型有10/72英寸高。在GraphicsUnit列舉中，可以把字型的大小指定為：
l點的大小
l顯示大小（1/75英寸）
l文件（1/300英寸）
l英寸
l毫米
l畫素
一般情況下，螢幕上每英寸有72個畫素。印表機上每英寸右300個畫素、600個畫素，甚至更多。使用Graphics物件的MeasureString()方法可以計算出給定字型的字串寬度。
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);//<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:12px;">繪製一個黑色矩形</span>
g.DrawString(str,Font,Brushes.Blue,new RectangleF(0,0,size.Width,size.Height));
}
這個例子將在獲取字串的寬度和高度後繪製出一個黑色矩形，然後將字串以藍色繪製在矩形中。
StringFormat類封裝了文字區域性資訊，包括對齊和行間距資訊。
public Form3()
{
//
// Windows 窗體設計器支援所必需的
//
InitializeComponent();
// 控制元件被繪製為不透明的，不繪製背景
SetStyle(ControlStyles.Opaque,true);
Bounds = new Rectangle(0,0,500,300);
//
// TODO: 在 InitializeComponent 呼叫後新增任何建構函式程式碼
//
}
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();
}
實現畫不同型別的字型。
圖形繪製進階-影象（雙倍緩衝）
影象在GDI+中有很多用途。當然，可以在視窗中繪製圖像，也可以用影象建立畫筆（TextureBrush），再繪製用該影象填充的圖形。
Image類在System.Drawing名稱空間中。
影象另一個非常重要的用途是雙倍緩衝的圖形程式設計技巧。有時要建立的圖形非常精細複雜，即使使用目前執行速度最快的機器，也需要很長時間才能繪製出來。觀察影象在螢幕中一點一點地繪製出來，並不是一件令人愉快的事。這類應用程式有對映應用程式和複雜的CAD/CAM應用程式。在這個技巧中，並不在把圖形繪製在視窗中，而是繪製到一個影象中。在完成了影象的繪製後，再把該影象繪製到視窗中。這個技巧就成為雙倍緩衝。一些其他的繪製技巧還涉及到在多個圖層上繪製，即首先繪製背景，再在背景的上面繪製物件，最後在物件的上面繪製文字。如果這個圖形直接在螢幕上繪製，使用者就會看到一個閃爍的效果。雙倍緩衝可以消除這種閃爍效果。
Image本身是一個抽象類，它有兩個子類：Bitmap和Metafile。
Bitmap類用於一般的影象，有高度和寬度屬性。下面的一個小例子就是從檔案中載入一個Bitmap影象，並繪製它。也可以從該類中建立畫筆，再使用該畫筆建立一個鋼筆，以繪製線條，也可以使用該畫筆繪製文字。
點陣圖有幾個可能的來源。可以從檔案中載入點陣圖，點陣圖也可以來自開啟的流，還可以從另一個現有的影象中建立點陣圖。點陣圖可以建立為空白的影象，以便在其上繪製。在從檔案中讀取影象時，該影象可以是JPEG，GIF或BMP格式。
載入影象
使用紋理畫筆進行繪圖
使用鋼筆繪製圖像
使用影象繪製文字
未使用雙倍緩衝
使用雙倍緩衝
例程下載