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本文记录在 X11 里面的窗口与颜色的位色深关系
本文属于学习 CPF 框架博客，感谢小红帽的 CPF 框架。更多关于 CPF 框架，请参阅 https://gitee.com/csharpui/CPF
本文这里的 24 色或 32 色表示的是用多少个 bit 表示一个像素的颜色。比如常见的 24 色就是 RGB 三个颜色分量，一个颜色分量占 8 个 bit 长度。而 32 色常见就是在 24 色基础上加上 8 个 bit 的 Alpha 透明度。简单理解就是 24 色是不带透明的，而 32 色是带透明的
在 X11 里面，简单的创建窗口的代码大概如下图所示（看不见图片的话，开浏览器的不安全内容兼容，我的图片是 http 的不是 https 的）
此时创建出来的窗口是默认 24 色的
为什么呢？通过开源的 XLib 的源代码 可以看到 XCreateSimpleWindow 的函数实现代码如下- Window XCreateSimpleWindow(
- register Display *dpy,
- Window parent,
- int x,
- int y,
- unsigned int width,
- unsigned int height,
- unsigned int borderWidth,
- unsigned long border,
- unsigned long background)
- {
- Window wid;
- register xCreateWindowReq *req;
- LockDisplay(dpy);
- GetReqExtra(CreateWindow, 8, req);
- req->parent = parent;
- req->x = x;
- req->y = y;
- req->width = width;
- req->height = height;
- req->borderWidth = borderWidth;
- req->depth = 0;
- req->class = CopyFromParent;
- req->visual = CopyFromParent;
- wid = req->wid = XAllocID(dpy);
- req->mask = CWBackPixel | CWBorderPixel;
- {
- register CARD32 *valuePtr = (CARD32 *) NEXTPTR(req,xCreateWindowReq);
- *valuePtr++ = background;
- *valuePtr = border;
- }
- UnlockDisplay(dpy);
- SyncHandle();
- return (wid);
- }
在 X11 里面，所有的窗口都是 RootWindow 窗口的子窗口
尝试使用以下代码来获取 RootWindow 的色深- using static CPF.Linux.XLib;
- var display = XOpenDisplay(IntPtr.Zero);
- var screen = XDefaultScreen(display);
- var rootWindow = XRootWindow(display, screen);
- var rootWindowWindowAttributes = new XWindowAttributes();
- XGetWindowAttributes(display, rootWindow, ref rootWindowWindowAttributes);
- Console.WriteLine($"RootWindowDepth={rootWindowWindowAttributes.depth}");
在堆栈网上也有大佬说了这个事情
在很古老的时候默认的 X11 就使用的是 24 色，不包含透明色
而对于 CPF 或 Avalonia 框架来说，所创建的窗口默认都是 32 色。其创建窗口的方法大概的代码如下- var display = XOpenDisplay(IntPtr.Zero);
- var screen = XDefaultScreen(display);
- var rootWindow = XDefaultRootWindow(display);
- XMatchVisualInfo(display, screen, depth: 32, klass: 4, out var info);
- var visual = info.visual;
- ... // 省略代码
- var valueMask = ...
- var xSetWindowAttributes = new XSetWindowAttributes { ... };
- var handle = XCreateWindow(display, rootWindow, x: 0, y: 0, width, height, border_width: 5,
- depth: 32,
- (int) CreateWindowArgs.InputOutput,
- visual,
- (nuint) valueMask, ref xSetWindowAttributes);
以上代码放在 github 和 gitee 上，可以使用如下命令行拉取代码
先创建一个空文件夹，接着使用命令行 cd 命令进入此空文件夹，在命令行里面输入以下代码，即可获取到本文的代码- git init
- git remote add origin https://gitee.com/lindexi/lindexi_gd.git
- git pull origin ccaa9a2c0e7761074a463f2bcfdc002c36e9c529
- git remote remove origin
- git remote add origin https://github.com/lindexi/lindexi_gd.git
- git pull origin ccaa9a2c0e7761074a463f2bcfdc002c36e9c529
以上代码的 XMatchVisualInfo 方法只是尝试匹配，虽然现在大部分设备都是支持 32 色的，但是依然有些旧设备或者特殊需求的系统会配置只支持 24 色。推荐的做法是进行一次降级。那如果只支持更低的颜色呢？那此时无论是 CPF 还是 Avalonia 还是 UNO 都开始顶不住了，如果有这样的需求，那还请到各自的开源仓库提需求
对于旧的 UNO 框架，在创建软渲染的 X11 平台的窗口时，使用的是 XCreateSimpleWindow 进行创建，这将会导致无法设置窗口背景透明。核心原因是 XCreateSimpleWindow 加 RootWindow 的组合是 24 色的。我在 UNO/#16956 里将其修改。也在 UNO 里面加入了自动降级的功能，即默认尝试使用 32 色深度创建窗口，如果不支持再降低到 24 色
窗口的颜色深度将会影响到各个方面，其中最受影响的是创建 XImage 部分。在使用 XCreateImage 或者直接 new XImage 的时候，都需要传入 depth 参数的值。这里的 depth 参数需要和窗口的颜色深度匹配，否则将会看到一些奇怪的错误
额外说明的是对于 XImage 来说，深度是一回事，还有颜色格式也是很重要的
在 X11 里面有 XYBitmap 和 XYPixmap 和 ZPixmap 三个不同的格式，其中 ZPixmap 是一个像素接着一个像素的排序过去的，和 DirectX 或 OpenGL 等的像素格式能够非常好的贴近。当然了，这里绝大部分情况下都是和 DirectX 没有关系的啦，这里只是强行关联而已
那 XYPixmap 是什么格式的呢？这个格式是每个颜色分量一个通道表示，一个个通道的值排列过去。即按照一个个像素里面的每个颜色分量分别列举出来。和 ZPixmap 做一个对比，大概可以通过如下的颜色值看起来其差异- ZPixmap ： RGBA RGBA RGBA RGBA RGBA RGBA
- XYPixmap: RRRR RRRR GGGG GGGG BBBB BBBB
最后的 XYBitmap 格式其实就是 XYPixmap 的弱化版本，即只支持一个颜色分量，常用于简单的黑白图
在 Skia 里面，如果想要和 ZPixmap 相对应，就需要使用 SKColorType.Bgra8888 格式，在 32 色深下配置 SKAlphaType.Premul 参数。这里的 Bgra8888 表示的意思就是使用 BGRA 这几个颜色分量，且每个分量使用 8 个 bit 表示，也就是一个像素总共是 8 个 bit 乘以 4 个颜色分量，就是 32 个 bit 长度
常用的与 X11 对接的 Skia 的创建代码如下- var skBitmap = new SKBitmap(xDisplayWidth, xDisplayHeight, SKColorType.Bgra8888, SKAlphaType.Premul);
- const int bytePerPixelCount = 4; // RGBA 一共4个 byte 长度
- var bitPerByte = 8;
- var xImage = new XImage();
- int bitsPerPixel = bytePerPixelCount * bitPerByte;
- xImage.width = skBitmap.Width;
- xImage.height = skBitmap.Height;
- xImage.format = 2; //ZPixmap;
- xImage.data = skBitmap.GetPixels();
- xImage.byte_order = 0; // LSBFirst;
- xImage.bitmap_unit = bitsPerPixel;
- xImage.bitmap_bit_order = 0; // LSBFirst;
- xImage.bitmap_pad = bitsPerPixel;
- xImage.depth = bitsPerPixel;
- xImage.bytes_per_line = skBitmap.Width * bytePerPixelCount;
- xImage.bits_per_pixel = bitsPerPixel;
- XInitImage(ref xImage);
当 Skia 绘制完成之后，收到 X11 的曝光事件时，可以使用 XPutImage 进行推送，大概代码如下- if (@event.type == XEventName.Expose)
- {
- // 曝光时，可以收到需要重新绘制的范围
- XPutImage(Display, Window, GC, ref _image, @event.ExposeEvent.x, @event.ExposeEvent.y, @event.ExposeEvent.x, @event.ExposeEvent.y, (uint) @event.ExposeEvent.width,
- (uint) @event.ExposeEvent.height);
- }
- private XImage _image;
在本文以下代码来自于 https://gitlab.freedesktop.org/xorg/lib/libx11 的 97fb5bda3d0777380cd4b964f48771a82ef3f2a7 版本。在 xlib.h 定义的 XPutImage 代码如下- extern int XPutImage(
- Display* /* display */,
- Drawable /* d */,
- GC /* gc */,
- XImage* /* image */,
- int /* src_x */,
- int /* src_y */,
- int /* dest_x */,
- int /* dest_y */,
- unsigned int /* width */,
- unsigned int /* height */
- );
- int
- XPutImage (
- register Display *dpy,
- Drawable d,
- GC gc,
- register XImage *image,
- int req_xoffset,
- int req_yoffset,
- int x,
- int y,
- unsigned int req_width,
- unsigned int req_height)
- {
- ...
- LockDisplay(dpy);
- FlushGC(dpy, gc);
- PutSubImage(dpy, d, gc, &img, 0, 0, x, y,
- (unsigned int) width, (unsigned int) height,
- dest_bits_per_pixel, dest_scanline_pad);
- UnlockDisplay(dpy);
- ...
- }
其核心实现代码如下，以下代码有删减- static void
- PutSubImage (
- register Display *dpy,
- Drawable d,
- GC gc,
- register XImage *image,
- int req_xoffset,
- int req_yoffset,
- int x, int y,
- unsigned int req_width,
- unsigned int req_height,
- int dest_bits_per_pixel,
- int dest_scanline_pad)
- {
- ...
- PutImageRequest(dpy, d, gc, image, req_xoffset, req_yoffset, x, y,
- req_width, req_height,
- dest_bits_per_pixel, dest_scanline_pad);
- ...
- }
- static void
- PutImageRequest(
- register Display *dpy,
- Drawable d,
- GC gc,
- register XImage *image,
- int req_xoffset, int req_yoffset,
- int x, int y,
- unsigned int req_width, unsigned int req_height,
- int dest_bits_per_pixel, int dest_scanline_pad)
- {
- register xPutImageReq *req;
- GetReq(PutImage, req);
- req->drawable = d;
- req->gc = gc->gid;
- req->dstX = x;
- req->dstY = y;
- req->width = req_width;
- req->height = req_height;
- req->depth = image->depth;
- req->format = image->format;
- if ((image->bits_per_pixel == 1) || (image->format != ZPixmap))
- SendXYImage(dpy, req, image, req_xoffset, req_yoffset);
- else
- SendZImage(dpy, req, image, req_xoffset, req_yoffset,
- dest_bits_per_pixel, dest_scanline_pad);
- }
两个方法的实现逻辑都差不多，核心代码如下，以下代码有删减- static void
- SendZImage(
- register Display *dpy,
- register xPutImageReq *req,
- register XImage *image,
- int req_xoffset, int req_yoffset,
- int dest_bits_per_pixel, int dest_scanline_pad)
- {
- ...
- src = (unsigned char *)image->data +
- (req_yoffset * image->bytes_per_line) +
- ((req_xoffset * image->bits_per_pixel) >> 3);
- Data(dpy, (char *)src, length);
- ...
- }
- #define Data(dpy, data, len) {\
- if (dpy->bufptr + (len) <= dpy->bufmax) {\
- memcpy(dpy->bufptr, data, (size_t)(len));\
- dpy->bufptr += ((size_t)((len) + 3) & (size_t)~3);\
- } else\
- _XSend(dpy, (_Xconst char*)(data), (long)(len));\
- }
通过以上代码可以看到，调用 XPutImage 之后，将会使用 memcpy 方法将传入的 XImage 的 data 进行拷贝，这也就是为什么在调用完成 XPutImage 之后，可以立刻让 Skia 绘制画面的原因
通过以上逻辑也可以看到此时的使用 Skia 进行软渲染绘制，是需要在 XLib 底层做一次图片像素二进制拷贝的，即 Skia 输出内容不是直接到屏幕的，相当于离屏渲染，再通过 XLib 将图片发送到 X 服务进行绘制，最后再显示到屏幕上
更多细节还请大家自行阅读源代码，这部分代码很多都是 20 多年都没有更改的
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来源:https://www.cnblogs.com/lindexi/p/18299633
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