Qt之高DPI顯示器(一) - 解決方案整理

阿新 • • 發佈：2019-12-08

DPI發展
- 1、PPI
- 2、DPI
一、Win自適應系統
二、Qt機制
- 1、Windows系統DWM縮放
- 2、 Qt適配高DPI
- 3、適配DPI結論
三、Qt適配
四、自己適配
- 1、視窗大小
- 2、字型大小
- 3、間距
- 4、圖示
五、參考文章

最近一直在處理高DPI問題，也花費了不少功夫，前前後後使用了多種解決方案，各種方案也都有利弊，筆者最終採用了自適配方案，雖然複雜一些，但是結果可控。這裡把處理的過程記錄下來，留給有同樣需求的同學

DPI發展

隨著顯示器質量的增高，高分屏逐漸增多，很多使用者平時使用的機器都是2k屏甚至是4k屏。

顯示器解析度變大後，同樣的物理尺寸下可以表示更多的點，也就是我們平時所說的畫素。

誤區說明

我們現在平時所說的軟體畫素應該是PPI(Pixels Per Inch)，中文意思是每英寸畫素數，而我們windows系統中修改的DPI其實就是這個PPI。

為什麼會有這個誤區呢？

答案：因為這個世界正在盡人類想象所能地使其變得難懂。

1、PPI

每英寸畫素數，畫素表示的是“圖片的原色”，足夠靠近你顯示屏上的圖片你就會看到他們：一排一排的小方塊。換句話說，他們也是一個電子圖片的最小可定址單元。

其中每一個電子圖片則是由更小的光學單元組成，這些光學單元就是紅色、綠色和藍色。

PPI的始作俑者

可悲的是，一些生產廠商將這些 sub-pixel 描述為“dot”，為什麼這樣認為呢？因為他和DPI的墨點工作方式相同，然後就是一頓商業互吹，用DPI來描述PPI就被開始誤用了。

需要注意的是，pixel 是一個固定大小的物理物體，因此，一個螢幕上的 PPI 是固定的。大部顯示器都是 66 - 130ppi。

PPI 和列印的目標

只有要打印出來時，設定 PPI 才有效。

在列印的過程中，所有在螢幕上組成圖片的物理pixel都被轉換成不同色調的小正方形，這些小正方形是另外一種“畫素”，下文中都使用pixel-d來表示。

當列印時，如果增加圖片的大小為300%，圖片是放大了300%，但是圖片的顆粒度更大了！如果想要清晰度不變，而大小發生變化，這個時候我們就需要修改PPI。

看一個圖片列印的示例

圖片尺寸	PPI	物理春	結果	印表機(DPI)	每英寸點數	總點數	結果
300px * 300px	10	30 * 30英寸	非常大	60	60 * 60	30 * 30 * 每英寸點數	非常虛
300px * 300px	300	1 * 1英寸	非常小	90	90 * 90	1 * 1 * 每英寸點數	細膩
300px * 300px	60	5 * 5英寸	可能合適	120	120 * 120	5 * 5 * 每英寸點數	非常細膩

對於最終的列印輸出而言，將 PPI 輸入認為是一種調節物理大小的方式，而不是解析度。

PPI可以決定列印的大小，想要更加細膩的列印效果則是需要增加更多的pixel-d。

2、DPI

DPI 只是印表機的技術引數，就像是你電腦顯示器的 pixel 解析度。

比如說，你以 600 dpi 來列印一幅 150ppi 的影象，那麼每個“pixel”將會包括16個 dot（600 dot/150 “pixel” = 4 x 4 / “pixel”)。

名稱	說明
Inch英寸	物理單位，可以衡量顯示器的物理大小
PPI每英寸畫素數	物理值，由硬體廠商決定。表示每英寸下可以儲存多少個光學單元
DPI每英寸點數	印表機單位，一個技術引數，代表印表機的好壞。通常來說，dot 矩陣印表機可列印的 dpi 範圍為 60 - 90，噴墨印表機的 dpi 範圍為 300 - 600，而鐳射印表機為 600 - 1800。
Resolution解析度	顯示器單位，描述每英寸畫素數
windows系統DPI	個人理解：windows自己的一個標準，表示每英寸畫素數，也就是PPI(顯示器真正的PPI不支援修改)；類似於列印時的DPI。一個技術指標或者引數

綜上：對於我們軟體開發來說，其實所說的畫素大小都是指PPI，這裡要區分不是顯示器的固定PPI，windows系統上修改DPI時其實修改的系統模擬出來的PPI；就類似於我們列印圖片時輸出的PPI一樣，可以決定圖片列印的物理尺寸。

一、Win自適應系統

High DPI Desktop Application Development on Windows

總的來說可以用，但是會模糊。目前win10效果最好，基本清晰，但是還可以優化；win7系統上基本是糊的，如果您的產品是一個網際網路軟體，那麼系統自適應絕對不是最佳方案。

二、Qt機制

要使用Qt高DPI縮放，首先得禁用系統縮放。

方式1： QApplication構造前設定Qt::AA_EnableHighDpiScaling屬性

方式2：設定環境變數QT_AUTO_SCREEN_SCALE_FACTOR為1

1、Windows系統DWM縮放

啟用系統縮放時，由於使用的都是圖片拉伸的方式則會產品模糊
--- | DPI Unaware | System DPI Awareness | Per-Monitor and Per-Monitor (V2) DPI Awareness
--- | --- | --- | ---
含義 | 啟用系統縮放 | 應用程式已在啟動的顯示器上支援高DPI，但是沒有對其他顯示器支援，也就是說請系統在其他顯示器上幫我啟用系統縮放 | 永遠不要對我做虛擬化，因為我自己能搞定

啟用系統DPI虛擬化，可以呼叫SetProcessDpiAwareness介面。該介面有一個列舉的引數型別PROCESS_DPI_AWARENESS，但是這個引數只有在Win8.1之後才有。

Win10上有一個增強型虛擬化，可以大大優化DWM效果。

Win7可以呼叫SetProcessDpiAware介面

2、 Qt適配高DPI

基於Qt5.7測試結果

---	Qt虛擬化	推薦度	系統虛擬化	推薦度
Win7	只能使用整數倍放大，效果會模糊	*	支援系統下拉框中的浮點縮放，圖片會模糊(有些系統失效)	**
Win10	只能使用整數倍放大，字型比較清晰，但是需要適配高DPI圖片	****	圖片拉伸，啟用了Win增強型DWM，效果還可以，但字型沒有Qt適配清楚	**

基於Qt5.13測試結果
--- | Qt虛擬化 | 推薦度 | 系統虛擬化 | 推薦度
--- | --- | --- | --- | ----
Win7 | 同Qt5.7，但是顯示有過好於Qt5.7 | ** | 同Qt5.7 | **
Win10 | 支援系統自定義解析度，例如125%、175%
在不同解析度下分別啟動軟體後，在相同指定解析度下顯示大小不一樣
例如：在解析度125%下啟動軟體，此時不要關閉程式1並修改解析度為150%，然後在啟動一次軟體為程式2，觀察程式1和程式2的大小，發現不一大。 | **** | 同Qt5.7 | **

我們的軟體在Win10上會強制啟用增強型虛擬戶，需要對exe右鍵屬性-相容性-所有使用者設定進行禁用

3、適配DPI結論

1、Qt5.7只支援整數比例縮放

100%:0-149%
200%:150%-249%
300%:250%-349%
...往後依次類推
100%DPI下啟動程式，切換DPI時無法對已啟動軟體大小做出影響；反之如果非100%DPI啟動程式則是正常的。

2、Qt5.13支援系統預定義縮放比例

100%：100%
125%：125%
...往後依次類推，如果自定義了縮放比，預設按250%(測試結果，不一定準，有待測試多個顯示器)顯示。但不同解析度下啟動同一個軟體後(啟動的軟體不關閉切換解析度)，在最後切換的解析度上觀察程式，大小都不一樣。

Qt5.7和Qt5.13都有的問題

100%DPI啟動軟體後，再次修改DPI時，軟體大小不會再次發生變化。

到這這裡高DPI測試基本結束，綜合各種情況，得出如下兩個結論：

高DPI適配使用Qt來做。Qt支援高DPI比windows系統縮放效果要好。
Qt使用5.7。升級Qt到5.13時，需要升級vs至少到2015，並且軟體只能是x64版本的，否則還需要升級工具到更高版本，並且我們的依賴庫也可能需要重新編譯，成本較高，而且5.13支援高DPI比5.7多的地方我們暫時可以不需要(主要是支援系統定義好的浮點縮放)，因此不做Qt升級工作。

三、Qt適配

由於升級到5.13有很多成本，暫且使用Qt5.7進行適配

使用Qt5.7適配高DPI

缺點請看一節第三小節中Qt5.7只支援整數比例縮放

決定使用Qt5.7適配高DPI後，我們需要幹如下幾件事：

原生放大比例和web放大比例統一
系統DPI修改時，禁用重新整理
新增不同DPI下圖片

1、統一比例

100% 200%

2、強制重新整理

WM_DPICHANGED

接收系統DPI發生變化訊息

3、圖片適配

新增不同DPI下圖片

Qt適配完之後還是存在一些問題，比方說只支援系統已有縮放比，不能支援任意比例縮放，而且有時候還存在重新整理問題、軟體異常放大等等。

四、自己適配

業務層不需要考慮scale，只需要使用T打頭控制元件開發即可。

注：由於篇幅的緣故，T打頭的控制元件下一篇文章講解

適配專案

視窗大小
字型大小
間距
圖示

1、視窗大小

重寫頂層視窗設定介面大小函式

setFixedWidth
setFixedHeight
......

動態調整

記錄呼叫了哪些設定大小的函式，在dpi發生變化時重新設定一遍

if (testflag("setfixedWidth"))
{
    setFixedWidth(width * scale);
}

2、字型大小

重新生成qss檔案

讀取原有qss檔案，使用正則表示式生成scale版本的新qss檔案。

3、間距

佈局的margin

記錄呼叫了哪些設定大小的函式，在dpi發生變化時重新設定一遍，類似於視窗大小變化時所作調整

if (testflag("margin"))
{
    setContextMargin(...);
}

padding和margin

讀取原有qss檔案，使用正則表示式生成scale版本的新qss檔案。

4、圖示

工程中需要新增1x 2x 3x等不同解析度的圖示，1x圖示為正常情況下使用的圖示，2x和3x圖示分別是高解析度下的圖示

替換圖示有兩種情況，一種是使用qss方式貼圖，另一種是自繪貼圖

qss方式

預先生成高解析度下的整數倍xxx_2x.qss和xxx_3x.qss檔案，實際使用的時候在動態調整，具體方案下一篇文章講解

自繪

如果是自繪文字圖圖片，那就需要自己控制縮放比，和圖片壓縮係數，具體方案下一篇文章講解

五、參考文章

PPI vs. DPI: 有什麼區別?

High DPI Desktop Application Development on Windows

PROCESS_DPI_AWARENESS Enumeration

SetProcessDPIAware function：Win Vista開始支援的介面

SetProcessDpiAwareness function：Win8.1開始支援的介面

關於Windows高DPI的一些簡單總結

如何開發新的Qt 5.7高DPI每監視器DP

Qt之高DPI顯示器(一) - 解決方案整理

DPI發展

1、PPI

2、DPI

一、Win自適應系統

二、Qt機制

1、Windows系統DWM縮放

2、 Qt適配高DPI

3、適配DPI結論

三、Qt適配

1、統一比例

2、強制重新整理

3、圖片適配

四、自己適配

1、視窗大小

2、字型大小

3、間距

4、圖示

五、參考文章

Qt之高DPI顯示器(一) - 解決方案整理

Qt之高DPI顯示器(二) - 自適配解決方案分析

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Qt之高DPI顯示器(一) - 解決方案整理

DPI發展

1、PPI

2、DPI

一、Win自適應系統

二、Qt機制

1、Windows系統DWM縮放

2、 Qt適配高DPI

3、適配DPI結論

三、Qt適配

1、統一比例

2、強制重新整理

3、圖片適配

四、自己適配

1、視窗大小

2、字型大小

3、間距

4、圖示

五、參考文章

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