Windows下的高级动画技术浅析

摘要：动画是图形创意中的一个重要组成部分，在程序设计中，动画的实现是程序员经常要遇到的问题。本文将介绍一些Windows操作系统下的动画编程实现方式。程序大多采用Visual C++的Windows API实现。

　　关键词： 动画技术，Windows操作系统，程序设计

　　1.动画技术的原理

　　动画是图形创意中的一个重要组成部分，其基本原理与普通的动画原理相同，即都是利用人眼的"暂留"效应，使连续的静止画面看上去具有动感。动画根据其显示维数又可以分为二维动画和三维动画，我们见到的动画大多为二维动画，本文将着重介绍这方面的内容。三维动画的实现较二维动画的实现要复杂的多。

　　2.Windows下的常用动画技术

　　在程序设计中，动画的实现方式有很多种，但基本的原理却非常类似，即在初始位置显示初始图形，经过短暂的延时后，去除掉初始图形，并在新的位置显示新的图形；这些步骤加以循环，便形成了动画的效果。下面结合C++程序介绍一些Windows下的常用动画技术，其中的实际绘图方法参见相关的Windows程序设计书籍。

　　2.1底色覆盖

　　底色覆盖法是利用屏幕底色将原始图形覆盖掉，这种方法是实现动画的最简单的方式，其基本原理如下：

while( 条件 )
{
　在（x, y）位置绘制图形。
　短暂的延时。
　在（x, y）位置将原来的图形用屏幕底色（如黑色）覆盖掉。
　将（x, y）参数赋新值。
}

　　利用底色覆盖的方法实现的动画有着明显的闪烁效果，一般，极为简单的动画可以用这种方法来实现，如不断闪烁的星星等。

　　2.2多图片切换

　　这种动画实现方法的效果类似于Gif动画的效果，其原理是将动画的帧事先绘制出来，存为位图文件或位图资源，并按照动画的顺序为这些帧加以编号。当要显示动画时，在指定的位置，间隔适当的时间，按照顺序显示已经绘制好的位图帧，从而达到动画的目的。

　　下面是利用这种方式实现的动画程序框架：

// bm[]为多张位图文件的路径及文件名数组，按照顺序储存了多张位图
// picBox为PictureBox控件的一个实例

for( i=0; i<len(hbm); i++ )
{
　picBox->Picture = bm[i]; // 选中位图
　::Seep(100); // 延时
　if( i == len(hbm) - 1 ) i = -1
}

　　当在屏幕的固定位置有规律地显示动画时，可以考虑采用这种动画方式。
2.3异或方式

　　用异或方式实现动画的例子比较多，如绘图软件中的"橡皮筋技术"便是利用这种方式实现的。

　　"异或"是一种逻辑组合的方式（在Windows编程中，绘图颜色的各种逻辑组合操作被称为"光栅操作"）。在这种绘图模式下进行绘图，源颜色与屏幕底色将会进行异或逻辑组合，实际的显示颜色将会是逻辑组合后的颜色。而且，用相同的颜色在同一位置绘图两次，其效果和没有绘图时完全相同。

　　下面是利用异或方式进行绘图的程序结构框架。

// 设置当前绘图方式为异或方式，hDC为用来绘图的设备对象HDC，
::SetROP2(hDC, R2_XORPEN);
while( 条件 )
{
　在（x, y）位置用颜色color绘图。
　延时。
　重新在（x, y）位置用颜色color绘图，这时原来绘制的图形将会被消除。
　更新（x, y）坐标或color颜色，为在下一个循环中绘图做准备。
}

　　利用异或方式进行绘图通常能够得到很好的动画效果。

　　2.4像素操作

　　像素操作一般和其他动画实现方法（如底色覆盖）相结合使用。

　　首先用GetPixel()函数得到初始屏幕某位置像素的颜色，并保存起来；然后在该位置进行绘图；经过延时后，利用SetPixel()函数用事先保存好的颜色在原位置覆盖掉已经绘制的图形，并更新位置参数；接着进行下一个循环。

　　2.5多缓冲技术

　　多缓冲技术是将图形绘制在不同的帧中，通过将屏幕在这些不同的帧之间进行切换，来达到动画效果。具体的帧数目可以根据实际动画的需要自行确定。

　　在Nord-Tec SoftWare开发的Nord-Tec Snow Flakes屏幕保护程序（可以在www. nord-tec.com下载）中，逼真的雪花动画便是利用这种技术实现的。仿照该程序，我也作了一个类似的屏幕保护程序。下面通过介绍我编制的程序的结构框架，来具体地介绍多缓冲技术的实现方法。

　　程序采用3帧来实现动画，不同的帧通过不同的设备对象句柄来引用，实现各自的功能。下面是程序的结构框架：

HDC hMemoryDC; // 内存设备对象，用来绘图 -- 绘图帧
HDC hScreenDC; // 当前显示屏幕的设备对象，用来显示图形 -- 显示帧
HDC hMemoryDCBk; // 内存设备对象，用来保存图形背景 -- 背景帧
int screenX, screenY // 当前整个屏幕的分辨率参数
void DrawPictureOnMemoryDC ( HDC　hDC ); // 实际绘图函数
void JudgeAndChangeMemoryDCBk( HDC hDC ); // 判断函数

screenX = ::GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN); // 获得屏幕的分辨率
screenY = ::GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN);
hScreenDC = ::GetDC(hWnd); // 获得当前窗口的设备对象句柄，即创建显示帧

// 创建一个与当前屏幕相同大小的位图对象
HBITMAP hBitMap = ::CreateCompatibleBitmap(hScreenDC,screenX,screenY);
// 创建绘图帧
hMemoryDC = ::CreateCompatibleDC(hScreenDC);
// 将位图对象选中到绘图帧中，因为绘图要操作整个屏幕
::SelectObject(hMemoryDC,hBitMap);

// 创建另一个位图对象
hBitMap = ::CreateCompatibleBitmap(hScreenDC,screenX,screenY);
// 创建背景帧
hMemoryDCBk = ::CreateCompatibleDC(hScreenDC);
// 将位图对象选中到背景帧中
::SelectObject(hMemoryDCBk,hBitMap);

// 将当前屏幕的状态复制到背景帧中
::BitBlt(hMemoryDCBk,0,0,screenX,screenY,hScreenDC,0,0,SRCCOPY);

while( 条件 )
{
　// 将背景帧的图形复制到绘图帧中
　::BitBlt(hMemoryDC,0,0,screenX,screenY,hMemoryDCBk,0,0,SRCCOPY);
　// 在绘图帧中绘制图形
　DrawPictureOnMemoryDC ( hMemoryDC );
　// 将绘图帧中的图形复制到当前显示屏幕上
　::BitBlt(hScreenDC,0,0,screenX,screenY,hMemoryDC,0,0,SRCCOPY);
　// 判断并决定是否更改背景帧
　JudgeAndChangeMemoryDCBk ( hMemoryDCBk );
　::Sleep(100) // 延时
}

::ReleaseDC(hWnd,hMemoryDC); // 释放内存
::ReleaseDC(hWnd,hScreenDC);
::ReleaseDC(hWnd,hMemoryDCBk);

　　通过实际的程序代码，可以很容易地理解利用多缓冲技术实现动画的方法。

　　2.6其它方法

　　除了上面提到的一些的基本方法之外，还有很多技术应用于Windows下的动画，如颜色锁结、DirectX技术，以及用于3D效果的Z排序与视差等等。这些技术涉及到了很深的相关专业知识，此处不便于将他们一一加以描述。但无论怎样，各种实现方法的基本思想还是一致的，即利用连续的帧来对图形进行显示。

　　3.结束语

　　Windows下的动画实现涉及到了许许多多的相关技术，这些技术的难度各异，同时也涉及到许多相关的领域。在程序设计中，在考虑采用何种方法实现动画的同时，也要了解一些相关领域的知识，如美学、数学等等，只有这样，才能使制作出的动画更加逼真，更加吸引人。

原文转自：http://www.ltesting.net