چکیده - به طور کلی برنامه های ویندوزی از دو امکان، توابع User32 و GDI/GDI+ برای ترسیم عناصر گرافیکی استفاده میکنند. شرکت مایکروسافت به دلیل محدودیت هایی که در هر یک از دوبخش فوق، وجود داشت، اقدام به ایجاد کتابخانه سطح بالایی به نام DirectX کرد. این ابزار با بهره گیری از توان کارت های گرافیکی با بهره بری بالا، حداکثر توان آن را برای ایجاد گرافیک های قوی به کار می‌برد. اما به دلیل برقراری ارتباط مشکل با ان و نیاز به کد نویسی های زیاد، این ابزار بیشتر در تهیه بازی ها و برنامه های گرافیکی مورد استفاده قرار گرفت و جایگاه زیادی در توسعه برنامه های تجاری پیدا نکرد. تکنولوژی WPF یا Avalon یک زیر سیستم گرافیکی لحاظ شده در دات نت 3.0 به بالا است که باعث جداسازی ساختار UI از منطق Business Logic میگردد. معادل آن (زیر مجموعه ای از آن) در وب هم مورد استفاده قرار میگیرد با نامWPF/E )با نام رمز(SilverLight و تمامی این مشکلات را مرتفع کرده. WPF از تمامی قدرت DirectX جهت ایجاد گرافیک های 2 بعدی و 3 بعدی استفاده میکند. همچنین ابزار های بسیاری را جهت طراحی کردن در اختیار شما قرار میدهد.[1]
کلید واژه – BAML ،Directx ،GDI ،WPF ،XAML
1- مقدمه
هنگامیکه NET. برای اولین بار همراه با ویژوال استودیو 2002 پا به عرصه ظهور گذاشت، تکنولوژیهای جدیدی را در زمینه برنامهنویسی معرفی نمود. به عنوان مثال میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
یک روش کاملاً جدید برای ایجاد برنامههای تحت وب (ASP.NET).
یک روش کاملاً جدید برای اتصال به پایگاههای داده (ADO.NET).
زبانهای نوعامن جدید (#C و VB.NET).
مدیریت برنامهها در زمان اجرا (CLR).
در میان این تکنولوژیها فرمهای ویندوز، که در واقع کتابخانه‌ای از کلاسهای موجود برای ایجاد برنامههای ویندوزی میباشد، بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد. هر چند فرمهای ویندوز، ابزاری کامل و با تمام خصوصیات برای ایجاد برنامههای ویندوزی میباشند، اما وابستگی شدیدی به اساس کار ویندوز دارند که برای بیش از یک دهه تغییرات زیادی در آن اعمال نشده است.
بیشترین وابستگی فرمهای ویندوز، مربوط به استفاده از APIهای ویندوز به منظور ایجاد یک نمای بصری برای برنامههای کاربر میباشد. در این مورد میتوان به APIهایی که برای ایجاد دکمه، جعبه متن و ... استفاده میشود اشاره کرد. بالنتیجه نمیتوان در کنترلهایی که با استفاده از این روش ایجاد میشوند، تغییرات زیادی اعمال کرد (تا قبل از پیدایش WPF اکثر کاربران از همین روش برای ایجاد کنترلهای استاندارد و مورد نظرشان استفاده مینمودند). به عنوان مثالی در این مورد، اگر بخواهید یک دکمه با متن درخشان و شیک ایجاد کنید، دیگر نمیتوانید از توابع API که برای ایجاد کنترل Button در نظر گرفته شدهاند استفاده کنید.
با تکیه بر مطالبی که در همین سطور بیان گردید، دیگر نمیتوانید حتی خیال ایجاد جلوههای جالبی که در اکثر برنامههای گرافیکی استفاده میشود (مانند موجدار کردن دکمهها و...) در برنامهها را به ذهنتان راه دهید. زیرا همان گونه که اشاره گردید میبایست تمامی جنبههای این جلوهها را به صورت دستی ترسیم کنید.
اساس نمایشی ویندوز (WPF) برای حل این معضلات یک ساختار کاری کاملاً جدید را معرفی کرده است. البته WPF از کلیه کنترلهای استانداردی که تاکنون از آنها استفاده می‌نمودید، پشتیبانی میکند؛ اما برای ایجاد یک کنترل کلیه ترسیمات مربوط به متن، حاشیه و پس زمینه را خودش(WPF) انجام میدهد. با این تفاصیل، WPF میتواند با ارئه ویژگیهای قدرتمندتری به برنامه نویس اجازه دگرگون کردن روشی که محتوای هر قسمت از صفحه نمایش رندر میشود را بدهد. با استفاده از این ویژگیها میتوانید سبک کنترلهای عمومی موجود مانند دکمه را بدون نوشتن کد دوباره طراحی کنید. به شیوه مشابهای میتوانید با استفاده از اشیاء تبدیل، هر چیزی که بر روی واسط نمایشی برنامه قرار دارد را دستخوش تغییرات کنید. این تغییرات عبارتند از:
چرخش
کشیدن
بزرگنمایی
انحراف (کج کردن) و . . .
ساختار ویژگیهای جدید در WPF، در واقع یک ساختار جدید و قدرتمند که براساس DirectX و APIهایِ گرافیکی سریعِ سخت افزاری، که معمولاً در اکثر بازیهای کامپیوتری مدرن استفاده میشوند، پایهگذاری شده است. این بدان معناست که برنامهنویس میتواند از Effectهای گرافیکی جالب، بدون توجه سربار اجرایی که به دلیل استفاده از فرمهای ویندوزی ممکن است به وجود آید، استفاده کند. در حقیقت میتوانید از ویژگیهای پیشرفتهای مانند پشتیبانی از فایلهای ویدئویی و محتویات D3 در فرمهای ویندوزی استفاده کنید.
با به کارگیری این ویژگیها( به همراه یک ابزار طراحی‌مناسب) امکان ایجاد واسطهای کاربری تحریک کننده چشم و Effectهای بصری ویژه وجود خواهد داشت. البته باید مجدداً خاطرنشان کنیم که انجام چنین کارهایی با استفاده از فرمهای ویندوزی تقریباً غیرممکن است.
با توجه به اینکه ویژگیهای مربوط به پویانمایی، D3 و فایلهای ویدئویی بیشترین توجه در WPF را معطوف خود میکند، باید توجه داشته باشید که با استفاده از WPF میتوانید برنامههای ویندوزی معمولی را با استفاده از خصوصیات بصری ساده (قدیمی) نیز ایجاد کنید. به عبارت دیگر استفاده از کنترلهای معمولی تا هنگامی که WPF در فرمهای ویندوزی کار میکند به سادگی امکان پذیر است. حتی میتوان این طور بیان کرد که WPF ویژگیهایی که مستقیماً به توسعه دهندگان تجاری میشود را تسهیل بخشیده است. این ویژگیها به طور گستردهای شامل مدل انقیاد داده‌ها، یک مجموعه جدید از کلاسها برای چاپ محتویات و مدیریت صفهای چاپ و یک مشخصه متنی برای نشان دادن متنهای بزرگ قالبدار میشوند. همچنین یک روش جدید برای ایجاد برنامههای بر مبنای صفحه که به صورت پیوسته در IE اجرا میشوند و میتوان از طریق یک وب سایت به آن دسترسی پیدا کرد و آن را اجرا نمود نیز در نظر گرفته شده است. در این مدل، دیگر اخطارهای امنیتی متداول و تاییدیههای رنجاننده مربوط به نصب را مشاهده نخواهید کرد.
WPF یک چارچوب نمایشی کاملاً جدید است که تواناییهای بسیاری از چارچوبهای قبلی را مانند GDI+، GDI، User و HTML با یکدیگر ترکیب کرده است و توانایی تاثیر گزاری بر روی ابزارهای ایجاد پویانمایی در وب مانند Flash را نیز دارد. البته بر روی برنامههای ویندوزی مانند Microsoft Word نیز تاثیرگذار است.
2- معرفی WPF
اساس نمایشی ویندوز یک سیستم نمایش گرافیکی جدید برای سیستم عامل ویندوز میباشد. این تکنولوژی برای NET. طراحی شده است و همچنین تاثیر زیادی بر تکنولوژیهای نمایشی جدیدی مانند HTML و Flash داشته و باعث بهینه سازی سرعت سخت افزار میگردد. WPF شامل تغییرات بنیادینی در زمینه واسط گرافیکی ویندوز از زمان 95Windows میباشد.
2-1- درک گرافیک ویندوز
درک مزایای مهیج و زیبای WPF بدون پی بردن به این نکته که چگونه برنامه نویسان ویندوز از تکنولوژیهای نمایشی مشابه و یکسان برای بیش از 10 سال استفاده میکردند واقعاً سخت است.
یک برنامه ویندوزی جدید که با زبان #C و یا VB.NET نوشته میشود، به صورت غیر مستقیم به دو بخش اصلی سیستمعامل ویندوز برای ایجاد واسط گرافیکیاش وابسته است:
User32: این قسمت عهدهدار فراهم آوردن نمایی شبیه ویندوز برای برنامه است و با عناصری مانند فرمها، دکمهها، جعبههای متن و ... سر و کار دارد.
GDI/GDI+: این قسمت پشتیبان ترسیمی برای ایجاد اشکال، متنها و تصاویر در قبال هزینۀ پیچیدگیهای اضافی در برنامه میباشد (البته معمولا عملکرد آن بی زرق و برق است).
هر دو تکنولوژی در سالهای متمادی مورد بازبینی های متعدد قرار گرفتند و APIهایی که برای تعامل برنامه نویسان با آنها در نظر گرفته شده بودند نیز تغییرات چشمگیری داشته اند. اما هنگامی که برنامه نویسان قصد داشتند در برنامه ای اقدام به ایجاد تصاویر دستی کنند قسمتهای یکسانی از سیستم عامل ویندوز در پشت پرده در حال کار بودند. Frameworkهای جدیدتر روشهای بهتری برای تعامل با User32 و همچنین +GDI/GDI ارائه کردند. این روشها بهبودهای زیادی در کارآیی برنامه، کاهش پیچیدگی برنامه به همراه داشتند. البته این روشها ویژگیهایی نیز اضافه میکردند که با استفاده از آنها برنامه نویس نیازی به کدنویسی زیاد نداشت. اما این روشها نیز نتوانستند محدودیتهای اساسیِ اجزای اصلی سیستم که بیش از یک دهه از طراحی آن میگذشت را حذف کنند.
2-2- DirectX موتور گرافیکی جدید:
مایکروسافت برای رهایی از محدودیتهای موجود در کتابخانههای User32 و +GDI/GDI تکنولوژی جدیدی را مورد استفاده قرار داد. این تکنولوژی در واقع همان DirectX میباشد. DirectX به عنوان یک ابزار مستعد خطا و متحد برای ایجاد بازی های کامپیوتری بر روی پلتفرم ویندوز کار خود را آغاز کرد.
هدف اصلی در طراحی DirectX افزایش سرعت بود؛ از اینرو مایکروسافت به تعمال نزدیکی با سازندگان کارتهای ویدئویی به منظور فراهم کردن شتاب سخت افزاری لازم که برای الگوهای گرافیکی پیچیده لازم بودند و همچنین effectهای ویژه ای مانند شفافیت و گرافیک سه بعدی پرداخت.
این تکنولوژی در طول سالهای بعد از اولین انتشارش رشد‌های قابل ملاحظهای داشته است و هم اکنون یکی از اجزای لاینفک در سیستم عامل ویندوز میباشد که از تمامی کارتهای ویدئویی پشتیبانی میکند. اگرچه APIهای برنامه نویسیِ DirectX هنوز هم اساس کار آن را به عنوان ابزاری برای توسعه بازی معرفی میکنند، اما به علت پیچدیگی زیاد کار با آنها، از DirectX تقریباً در هیچ یک از برنامههای ویندوزی (مانند برنامههای تجاری)استفاده نمیشود.
WPF تمامی این مشکلات را برطرف کرده است. در WPF از تکنولوژیهای +GDI/GDI به عنوان پایه کار استفاده نمیشود. در عوض از DirectX استفاده میشود. در برنامههای WPF بدون توجه به اینکه برنامه نویس چه واسط کاربری را ایجاد میکند از DirectX استفاده میشود. این بدان معناست که اگر شما بخواهید یک طرح گرافیکی پیچیده و سه بعدی ایجاد کنید، تمامی کارهای ترسیمی از طریق DirectX انجام میشود. بالنتیجه، میتوانید در تمامی برنامههای تجاری به سادگی effectهای غنی را بدون هیچ مشکلی به کار برید. همچنین میتوانید از مزایایِ شتابدهنده سختافزاری نیز بهرهمند شوید. این بدان معناست که DirectX به کارهایِ زیادی که به GPU مرتبط است دخالت نمیکند و به انجام کارهای دیگری میپردازد.
نکته: DirectX نسبت به +GDI/GDI کارآیی بهتری دارد؛ زیرا درک دقیقی از عوامل سطح بالا مانند گرادیانها (شیب) و همچنین الگوها را که میتوانند مستقیماً توسط کارت ویدئویی انجام شوند را دارد اما +GDI/GDI از این مزیت بیبهرهاند. از اینرو برای انجام چنین کارهایی توسط +GDI/GDI باید دستورات مربوطه را به دستورات پیکسل به پیکسل تبدیل کرده و سپس اجرا کنید. بدیهی است که این عمل مدت زمانی طولانیتری را به خود اختصاص میدهد و بسیار کند عمل میکند.
تنها عنصری که هنوز در صحنه حاضر است User32 (با کمی محدودیت) میباشد. این امر بدان دلیل است که WPF هنوز از User32 برای انجام سرویسهای خاصی مانند اجرای دریافت ورودیها ودستهبندی اینکه هر برنامه دربردارنده چه قسمتی از صفحه نمایش میباشد. با این حال کلیه عملیات ترسیمی توسط DirectX انجام میپذیرد.
نکته: در پشتیبانی نرمافزاری WPF یک حالت استثناء وجود دارد. به علت پشتیبانی ضعیف راهاندازها، WPF فقط هنگامی عمل خوشنماسازی را برای ترسیمات D3 انجام میدهد که برنامه بر روی ویندوز Vista اجرا گردد. این بدان معناست که اگر تصویر سه بعدی را بر روی سیستم عامل Windows XP رسم کنید، احتمالاً با لبههایی دندانهدار در انتها تصویر مواجه خواهید شد. اما اگر همان تصویر را در Windows Vista اجرا کنید لبههای تصویر روان و سلیس خواهند بود. خوشنماسازی برای ترسیمات D2 بدون در نظر گرفتن سیستم عامل پیاده‌سازی شده است.
نکته: با داشتن یک کارت ویدئویی قدرتمند، تضمینی برای داشتن سرعت و کیفیت در WPF وجود ندارد. نرمافزارها در این مورد نیز نقش مهمی را ایفا میکنند.
نکته: هدف اصلی WPF پردازش کارهای گرافیکی توسط GPU برای میباشد. به جای استفاده از CPU اصلی کامپیوتر برای پردازش روتینهای گرافیکی پیچیده از GPU که بر روی کارت گرافیکی به صورت مجزا وجود دارد استفاده میشود. با این کار CPU برای انجام فعالیتهای دیگر آزاد باقی میماند و از کارت ویدئویی استفاده مناسب و حداکثر صورت خواهد گرفت.
2 – 3– WPF یک API با سطح بالاتر
اگر شتاب سختافزاری با استفاده از DirectX را به عنوان تنها پیشنهاد WPF در نظر بگیریم، آنگاه این تکنولوژی چیزی جز یک بهبود در عمل کامپایل نخواهد بود و نمیتوان آن را به عنوان یک حرکت انقلابی در زمینه کارهای ترسیماتی به حساب آورد. WPF برای ایجاد یک حرکت دگرگونساز سرویسهای سطح بالایی را برای برنامه نویسان فراهم آورده است. این سرویسها عبارتند از:
یک مدل آرایشی تارمانند: WPF به جای ارائه کنترلهایی ثابت و با گوشههای مشخص، بر روی یک صفحه آرایی انعطاف پذیر که در آن میتوان کنترلها را بر اساس محتوایشان تنظیم کرد، تاکید فراوان دارد. نتیجه این تاکید ایجاد یک واسط کاربری که میتوان آن را برای نمایش محتویات پویا سازگار کرد میباشد.
یک مدل ترسیماتی غنی: در WPF به جای رسم کردن پیکسلها با چند مورد از اشکال پایهای و ابتدایی، بلوکهای متنی و عناصر گرافیکی دیگر سروکار خواهیم داشت. البته در میان مزایای فوق نباید پشتیبانی ذاتی از ترسیمات D3 را از یاد برد.
لینک دانلود پایان نامه این پروپوزال