摘要：隨著可視化技術(shù)在教學(xué)、商業(yè)、娛樂中的廣泛應(yīng)用，市場對于大屏幕高清晰的需求日益增強(qiáng)，但是由于單個顯示屏幕的分辨率是有限的，而且隨著分辨率的提高，系統(tǒng)成本呈指數(shù)級上升。因此，通過整合多個顯示屏幕實(shí)現(xiàn)多投影顯示系統(tǒng)（即多屏幕繪制系統(tǒng)）已成為構(gòu)造低成本、高亮度、高分辨率顯示系統(tǒng)的最佳方案之一。多屏幕繪制系統(tǒng)，由多臺投影儀通過疊合拼接而成的，能夠輸出高亮度、高分辨率圖像的大規(guī)模顯示設(shè)備。與單臺同樣性能的顯示設(shè)備相比，多屏幕繪制系統(tǒng)具有成本低和易擴(kuò)展等優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：多屏幕；屏幕分割；圖形變換；GDI；BMP

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 09-0000-02

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在商業(yè)、娛樂和科學(xué)計算可視化等領(lǐng)域中日益廣泛的應(yīng)用和推廣，市場對投影和顯示系統(tǒng)的分辨率和亮度都提出了更高的要求。然而，單個顯示屏幕的分辨率是有限的，而且隨著分辨率的提高，系統(tǒng)成本呈指數(shù)級上升。因此，通過整合多個顯示屏幕實(shí)現(xiàn)多投影顯示系統(tǒng)（即多屏幕繪制系統(tǒng)）已成為構(gòu)造低成本、高亮度、高分辨率顯示系統(tǒng)的最佳方案之一。傳統(tǒng)的多投影顯示系統(tǒng)大多是通過將多個CRT或者LCD顯示屏進(jìn)行硬件疊合來構(gòu)建，難以實(shí)現(xiàn)無縫的拼接，而且不易維護(hù)和擴(kuò)。

多屏幕繪制系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡(luò)互連的多臺普通PC，連接多個擁有獨(dú)立投影設(shè)備屏幕組合成一個巨型屏幕，投影到非平面的異形幕（如環(huán)幕、球幕)上，并通過軟件的處理，將屏幕內(nèi)容無縫地拼接在一起，并且實(shí)現(xiàn)整體畫面的實(shí)時同步播放。

一、開發(fā)工具及GDI

開發(fā)工具VC++是微軟公司開發(fā)的一個IDE(集成開發(fā)環(huán)境)，VC++是Windows平臺上的C++編程環(huán)境，Windows下編程需要了解Windows的消息機(jī)制以及回調(diào)（callback）函數(shù)的原理；MFC是Win32API的包裝類，需要理解文檔視圖類的結(jié)構(gòu)，窗口類的結(jié)構(gòu)，消息流向等等；COM是代碼共享的二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)，需要掌握其基本原理等等。

圖形設(shè)備接口GDI 是Windows XP中的一個子系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)在顯示屏幕和打印設(shè)備輸出有關(guān)信息，它是一組通過C 類實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用程序編程接口。要實(shí)現(xiàn)屏幕抓圖，關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是獲取圖片所在窗口的窗口句柄，即在何處捕獲圖片；二是保存抓取的圖片。很顯然，實(shí)現(xiàn)第二點(diǎn)正是GDI+的強(qiáng)項。對于問題一，可以利用SetCapture () 函數(shù)，它能夠追蹤鼠標(biāo)指針的移動（包括在屏幕抓圖程序窗口之外的窗口）。在移動鼠標(biāo)的過程中，它還可以根據(jù)鼠標(biāo)的指針?biāo)谖恢脕砼袛喈?dāng)前窗口的窗口句柄。我們還可以使用函數(shù)WindowFrom－Point ()，這個函數(shù)能夠找出鼠標(biāo)指針當(dāng)前位置所對應(yīng)的窗口句柄。使用過知名的抓圖軟件SnagIT的讀者都知道，在選擇抓圖窗口時，鼠標(biāo)指針?biāo)谖恢玫拇翱诙紩霈F(xiàn)加粗的紅色邊框，以提醒目前所選擇的窗口，這個功能實(shí)現(xiàn)起來有些復(fù)雜。

二、BMP圖像文件

（一）BMP文件的讀寫

BMP文件分為4個組成部分，那么BMP文件的讀入也要按照4個組成部分依次進(jìn)行處理，即先處理BITMAPFILEHEADER結(jié)構(gòu)，然后是BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)、顏色表，最后是位圖數(shù)據(jù)。

首先，有關(guān)BITMAPFILEHEADER、BITMAPINFOHEADER、RGBQUAD等結(jié)構(gòu)的定義包含在頭文件“Windows.h”中，應(yīng)把其包含進(jìn)來。

其次，為了后面對圖像進(jìn)行修改及存盤方便，我們定義了幾個全局變量，用來存放讀入圖像的位圖數(shù)據(jù)、寬、高、顏色表及每像素位數(shù)等信息。

（二）BMP圖像位圖數(shù)據(jù)的訪問

假設(shè)內(nèi)存中位圖數(shù)據(jù)的指針為pBmpBuf，一行像素所占的字節(jié)數(shù)為lineByte（4的倍數(shù)）那么，對于灰度圖像，第i行第j列的像素指針（所在的存儲空間位置）為pBmpBuf+i*lineByte+j，*（pBmpBuf+i*lineByte+j）是該像素的灰度值，如果想讓該像素變成指定顏色，只需要給*（pBmpBuf+i*lineByte+j）賦指定的值即可；對于彩色圖像，每像素占3個字節(jié)，那么pBmpBuf+i*lineByte+j*3+0、pBmpBuf+i*lineByte+j*3+1、pBmpBuf+i*lineByte+j*3+2分別代表了第i行第j列像素B、G、R三個分量的指針，若想給該點(diǎn)指定一種顏色，則需要給三個分量分別賦值。

（三）設(shè)備無關(guān)位圖（DIB）

我們介紹了BMP文件結(jié)構(gòu)，實(shí)際上，BMP文件可以分為DIB格式和DDB格式。DDB格式（Device-Dependent Bitmanp）是與設(shè)備有關(guān)的BMP文件格式，用來存儲與某個顯示設(shè)備或打印設(shè)備內(nèi)存兼容的不壓縮圖像，因其依賴于硬件設(shè)備，因此不常用。DIB格式（Device-Independent Bitmanp）是與設(shè)備無關(guān)的BMP文件格式，也就是我們前面介紹的BMP文件格式，它自帶顏色信息，顏色表管理非常容易，具有很強(qiáng)的通用性。

調(diào)入內(nèi)存中的DIB位圖是脫離文件而存在的，其結(jié)構(gòu)可以分為三部分，內(nèi)存中的DIB實(shí)際上是BMP文件結(jié)構(gòu)去掉位圖文件頭結(jié)構(gòu)后剩下的三部分，而這三部分結(jié)構(gòu)包含了位圖顯示和處理所需要的所有信息。

三、圖像變換

（一）圖像的縮小、放大

本系統(tǒng)的圖像放大縮小做的比較簡單。先是調(diào)用MultiByteToWideChar函數(shù)轉(zhuǎn)換字符串然后判斷是用戶選擇縮小/放大，只需修改原圖的目標(biāo)的寬度和高度。

（二）圖像的旋轉(zhuǎn)

當(dāng)需要旋轉(zhuǎn)位圖時必須為DIB資源作拷貝（因為資源是只讀的），然后才能操作位圖數(shù)據(jù)，當(dāng)需要操作的是8位位圖（256色）時，可以逐行來處理位圖，每次拷貝一個字節(jié)。有幾個非常重要的技巧需要注意：

?DIB的每個掃描行都必須填補(bǔ)到32位的DWORD邊界。通過檢查信息頭中的元素 biWidth，來確定每行像素的總數(shù)是否是32的倍數(shù)，如果不是，那么在計算資源位圖和目的位圖的字節(jié)偏移量時，需要考慮到填補(bǔ)的位數(shù)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)位圖90或270度時，位圖的高度成為寬度，反之亦然。盡管為位圖分配的內(nèi)存不需要改變，但需要計算填補(bǔ)數(shù)，以填補(bǔ)高度到DWORD邊界。填補(bǔ)高度是因為在新位圖中高度成為寬度，設(shè)備無關(guān)位圖存儲圖象從左到右，從下到上，因此存儲的位圖實(shí)際上是顯示的圖像的倒置，在編寫直接操作位圖的算法時便需要考慮到這一點(diǎn)。位圖數(shù)據(jù)順時針旋轉(zhuǎn)90實(shí)際上是位圖逆時針旋轉(zhuǎn)90，或者說位圖順時針旋轉(zhuǎn)270。

四、屏幕分割模塊的程序?qū)崿F(xiàn)及結(jié)果

總體設(shè)計

本文研究的是如何讀取服務(wù)器屏幕分辨率然后根據(jù)所需分割子塊數(shù)，按照子塊數(shù)目讀取相應(yīng)的屏幕的像素坐標(biāo)。對于當(dāng)前已經(jīng)分割后的圖像進(jìn)行形變，即縮小、放大、旋轉(zhuǎn)后的圖像顯示在屏幕上。本文研究的系統(tǒng)分為兩個子塊：

1.局域網(wǎng)屏幕監(jiān)控：用來獲取服務(wù)器屏幕顯示的信息再發(fā)送到屏幕分割進(jìn)行圖像處理。

2.屏幕分割顯示：接受到局域網(wǎng)屏幕監(jiān)控所發(fā)送的屏幕數(shù)據(jù)信息，然后對其進(jìn)行圖像的分割，變形。

（一）局域網(wǎng)屏幕監(jiān)控

先是在服務(wù)器上啟動局域網(wǎng)屏幕監(jiān)控，來獲取當(dāng)前服務(wù)器屏幕所顯示的內(nèi)容。 VC中屏幕分分割的有很多種方法：1.用GID函數(shù)。2.用DIRECT方式。3.用windows media API 本文采用的是GID方法。具體的實(shí)現(xiàn)步驟為：

1.通過GetSystemMetrics獲取當(dāng)前屏幕的分辨率。

2.通過GetDesktopWindow（）函數(shù)得到桌面的窗口句柄

3.用GetDC（）取得桌面窗口的DC

4.創(chuàng)建和屏幕DC兼容的位圖和DC（CreateCompatibleBitmap （）和CreateCompatibleDC（）），并把這個位圖選進(jìn)該DC（SelectObject（））

（二）屏幕分割顯示

本系統(tǒng)屏幕分割顯示模塊主要實(shí)現(xiàn)功能如下：

1.實(shí)現(xiàn)2*2/2*3的屏幕切割。

2.顯示其中某一切割后的圖像。

3.根據(jù)所選中的圖片選擇圖像變換的方式（縮小、放大、旋轉(zhuǎn)度數(shù)）。

五、總結(jié)

在教學(xué)、商業(yè)、娛樂可視化等領(lǐng)域中對于高分辨率，高清晰顯示的要求越來越高，而多屏幕繪制系統(tǒng)正好符合了市場需求。他可以彌補(bǔ)投影機(jī)等破播放設(shè)備硬件上的不足。達(dá)到了高清晰，低成本的目標(biāo)。

本系統(tǒng)只是多屏幕繪制系統(tǒng)其中的一個模塊，其他模塊還包括時鐘同步，通訊兩個模塊。由于是單獨(dú)的一個子塊，他不能很好的體現(xiàn)出多屏幕繪制系統(tǒng)的整體運(yùn)行功能。待3個模塊整合后，我相信多屏幕繪制系統(tǒng)將會是非常有市場價值的系統(tǒng)。

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[作者簡介]

張成磊（1983-），男，江蘇泗陽人，柳州醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校計算機(jī)初級講師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：計算機(jī)教學(xué)