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GDI

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概要

GDI

• GDI は直線や曲線の描画、フォントのレンダリング、パレットの制御といった処理を担当する、

  カーネル及びユーザ モードの Windows の３つの主要コンポーネント
  （Kernel32.dll，User32.dll，Gdi32.dll）の１つ（Gdi32.dll）であり、

  デバイス ドライバよりも上位に位置し、デバイスの機能的な調整と抽象化を役目とする。

• また、グラフィカル オブジェクトをディスプレイやプリンタなどの
  出力デバイスへ転送するための Windows の規格でもある。

• このため、GDI を使うことにより、

  • ディスプレイやプリンタなどの多様なデバイスに容易に描画でき、
  • そして各デバイスで適切な表示結果を望むことができる。

• なお、コントロールなどの上位レベルの描画は
  User32.dll にあるユーザ サブシステムに任される。

補足（GDI の「デバイス非依存」という発想）: 本文の
「多様なデバイスに容易に描画でき」という点が、GDI の設計の核心である。

【デバイス コンテキスト（DC）】★
   GDI の中心概念。
   「描画先を抽象化したハンドル（HDC）」であり、
     ・画面     … GetDC(hWnd)
     ・メモリ   … CreateCompatibleDC（オフスクリーン描画）
     ・プリンタ … CreateDC("WINSPOOL", ...)
     ・メタファイル … CreateEnhMetaFile
   が【同じ API で描ける】

   → 「画面に描くコード」を
     そのまま印刷にも使えるのが GDI の強み ★
   → Windows Forms の PrintDocument が
     Graphics オブジェクトを渡してくるのは
     この設計を .NET に持ち込んだもの

【GDI オブジェクト】
   ペン / ブラシ / フォント / ビットマップ / リージョン
     → 【SelectObject で DC に紐付けて使う】
     → 使い終わったら DeleteObject で解放する
     → 【解放漏れ＝GDI リーク】★
       タスク マネージャの「GDI オブジェクト」列で確認できる
       既定の上限は【プロセスあたり 10,000】
       → 超えると描画が突然崩れる

GDI+

GDI+ (gdiplus.dll) は GDI（Gdi32.dll）の後継である。

• Windows XP 以降で標準搭載されている他、
• Windows 98 / NT 4.0 SP6 以降で使用可能である。

GDI+ には、

• アルファブレンド（二つの画像を α 係数値により合成）
• アフィン変換（線型写像）
• グラデーション
• JPEG や PNG のような画像ファイルフォーマットのサポート
• イメージ エンコーダー / デコーダー機能

などが追加されている。

これらの機能は

• Windows XP の UI や、
• Flash、SVG（Scalable Vector Graphics）など

で利用されている。

補足（.NET から見た GDI+ と、その現在）: GDI+ は
.NET の描画基盤そのものだったが、位置付けが大きく変わった。

【System.Drawing ＝ GDI+ のラッパー】★
   Graphics    → HDC + GDI+ の Graphics
   Pen / Brush / Font / Bitmap
               → GDI+ のオブジェクト
   → Windows Forms の描画（OnPaint）は
     すべてこの上に乗っている
   → 【IDisposable を必ず破棄する】
     （ネイティブ資源を握っているため）★

【.NET Core 以降の変化】★
   ・.NET Core 2.0〜  System.Drawing.Common で利用可能
     （非 Windows では libgdiplus に依存）
   ・【.NET 6】非 Windows は「サポート対象外」と明言
   ・【.NET 7】非 Windows で
     PlatformNotSupportedException を投げるようになった ★
     → 実質【Windows 専用ライブラリ】に戻った

【クロスプラットフォームで画像を扱うなら】★
   ・【ImageSharp】（SixLabors）… 純マネージド。移植性が高い
   ・【SkiaSharp】（Google Skia のバインディング）
     → Chrome / Flutter と同じ描画エンジン
     → 高機能・高速 ★
   ・【Magick.NET】（ImageMagick）… 変換用途に強い

【描画技術の系譜】★
   GDI（1985〜）
     → CPU 描画。デバイス非依存。今も OS の土台
   GDI+（2001〜）
     → アンチエイリアス、透過、画像形式対応
     → 【ハードウェア アクセラレーションがない】★
       （＝拡大・回転が重い）
   【DirectX / Direct2D】（2009〜）
     → GPU 描画。GDI+ の実質的な後継
   【WPF】（2006〜）
     → DirectX の上に構築されたベクタ UI
     → 詳細は [WPFのアーキテクチャ](MS_WPFArchitecture)
   【DirectComposition / WinUI】
     → 現在の Windows UI の描画基盤

 ※ Windows Forms は今も GDI+ ベースであり、
   【高 DPI・アニメーションに弱い】理由がここにある ★

【原文の「Flash、SVG などで利用されている」について】
   ・Adobe Flash は【2020年12月31日にサポート終了】★
   ・SVG は仕様であって GDI+ の利用者ではない
     → 当時の SVG レンダラの一部が
       GDI+ を使っていた、という意味と解される
   ・現在の Windows の SVG 描画は
     → ブラウザ（Chromium/Skia）
     → Direct2D
     が担う

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Tags: 移行, Windows, プログラミング