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グラフィックス デバイス インターフェイス( GDI ) は、 Microsoft Windowsのレガシー コンポーネントであり、グラフィカル オブジェクトを表し、それをモニタやプリンタなどの出力デバイスに送信する役割を担っています。これは、 DirectDraw API と、その後のDirect2D APIに置き換えられました。 [要出典] Windows アプリは、直線や曲線の描画、フォントのレンダリング、パレットの処理などのタスクを実行するために、 Windows API を使用して GDI と対話します。Windows USERサブシステムは、ウィンドウ フレームやメニューなどの UI 要素をレンダリングするために GDI を使用します。他のシステムにも GDI に似たコンポーネントがあります。たとえば、Mac OS にはQuickDrawがあり、LinuxとUnixにはX Window Systemコア プロトコル があります。
ハードウェアに直接アクセスするより直接的な方法に比べて、GDI の最も大きな利点は、スケーリング機能とターゲット デバイスの抽象表現であると考えられます。GDI を使用すると、画面やプリンタなどの複数のデバイスに描画し、それぞれの場合に適切な再現を期待できます。この機能は、Microsoft Windows のほとんどの「What You See Is What You Get」アプリケーションの中心にあります。
高速なグラフィック レンダリングを必要としない単純なゲームでは、GDI が使用されることがあります。ただし、GDI は高度なアニメーションに使用するのは比較的難しく、ビデオ カード内の個々のビデオ フレームとの同期の概念がなく、3D 用のハードウェアラスタライズがありません。最近のゲームでは、代わりにDirectX、Vulkan、またはOpenGLが使用されるのが一般的です。
技術的な詳細
GDI では、デバイス コンテキスト(DC) が、画面やプリンタなどの出力デバイスのテキストと画像の属性を定義します。GDI は実際のコンテキストを維持します。出力を生成するには、デバイス コンテキスト(HDC) へのハンドルが必要です。出力を生成した後、ハンドルを解放できます。
GDIはブレゼンハムの線描画アルゴリズムを使用してエイリアス線を描画します。[1]
バージョン履歴
初期バージョン
GDI は Windows の初期リリースに存在していました。MS-DOS プログラムは、ソフトウェア割り込み(ビデオ BIOS経由の場合もあり) とビデオ メモリを直接操作することでグラフィックス ハードウェアを操作していました。この方法で記述されたコードは、ビデオ メモリの唯一のユーザーであることを想定しており、Windows などのマルチタスク環境では持続できませんでした。1983 年 12 月のBYTE誌では、Windows の最初のリリースで同じコードを使用してプリンタとモニタの両方にグラフィックスを出力するシステムに関する Microsoft の計画について説明しました。[2]
Windows 3.1xおよびWindows 9xでは、適切なグラフィックカードドライバがインストールされている場合、GDIは2Dアクセラレーションにビットブリット機能を使用できます。 [3]
ウィンドウズ
Windows XPの導入により、GDI+ がGDI を補完しました。GDI+ は C++ で記述されています。アンチエイリアス 2D グラフィックス、浮動小数点座標、グラデーション シェーディング、より複雑なパス管理、JPEGやPNGなどの最新のグラフィックス ファイル形式の組み込みサポート、2D ビュー パイプラインでのアフィン変換の合成のサポートが追加されています。GDI+ はRGBA値を使用して色を表します。これらの機能は、 Microsoft ペイント、Windows 画像と FAX ビューアー、写真印刷ウィザード、マイ ピクチャ スライドショー スクリーンセーバーなどの Windows XP コンポーネントで使用されています。これらの機能が基本グラフィックス レイヤーに存在することで、 Adobe FlashやSVGなどのベクター グラフィックス システムの実装が大幅に簡素化されます。また、.NET Framework は、System.Drawing 名前空間を介して GDI+ のマネージ インターフェイスを提供します。
GDI+はWindows XP以降に含まれていますが、GDI+ダイナミックライブラリはアプリケーションに同梱され、古いバージョンのWindowsでも使用できます。[4]
GDI+ には追加のテキスト処理機能と解像度非依存機能があるため、CPU がテキストのレンダリングを行います。[5]その結果、ハードウェア アクセラレーションのGDIよりも 1 桁遅くなります。[6] Chris Jackson は、彼が作成したテキスト レンダリング コードの一部が GDI で 1 秒あたり 99,000 グリフをレンダリングできるが、同じコードを GDI+ で使用した場合、1 秒あたり 16,600 グリフしかレンダリングできないことを示すテストを公開しました。
GDI+ は、 AppleのQuickDraw GXサブシステムや、オープンソースのlibartおよびCairoライブラリと (目的と構造において) 似ています。
ウィンドウズビスタ
Windows Vistaでは、GDIおよびGDI+アプリケーションを含むすべてのWindowsアプリケーションは、ハードウェアアクセラレーションされた新しい合成エンジンであるデスクトップウィンドウマネージャー（DWM）で実行されます。そのため、GDI自体はハードウェアアクセラレーションされなくなりました。 [7] [8] [9]合成操作の性質上、アプリケーションによって基になるコンテンツを再レンダリングする必要がないため、ウィンドウの移動が高速化され、応答性が向上します。[8]
ウィンドウズ7
Windows 7 には、Windows ディスプレイ ドライバー モデル v1.1のブリット操作用の GDI ハードウェア アクセラレーションが含まれています。これにより、GDI のパフォーマンスが向上し、DWM が合成にローカル ビデオ メモリを使用できるようになり、システムメモリのフットプリントが削減され、グラフィックス操作のパフォーマンスが向上します。ほとんどの基本的なGDI 操作は、Direct2Dとは異なり、まだハードウェア アクセラレーションされていません。GDI+ は、Windows 7 でも引き続きソフトウェア レンダリングに依存しています。[10]
GDI プリンター
GDI プリンターまたはWinprinter ( Winmodemに類似) は、Windows を実行しているホスト コンピューターからの出力を受け入れるように設計されたプリンターです。ホスト コンピューターはすべての印刷処理を行います。GDI はページをビットマップとしてレンダリングし、プリンター ドライバーはそれを受信して処理し、関連付けられたプリンターに送信します。[11] [12] GDI とドライバーの組み合わせは双方向であり、プリンターが印刷の準備ができているか、用紙が切れているかなどの情報をプリンターから受信します。
GDI に依存しないプリンタは、ページ レンダリングにハードウェア、ファームウェア、およびメモリを必要としますが、GDI プリンタはホスト コンピュータを使用します。ただし、独自の制御言語を持つプリンタは、適切なドライバを備えた任意のデバイスからの入力を受け入れることができますが、GDI プリンタには Windows が稼働している PC が必要です。GDI プリンタは、Windows が稼働しているコンピュータに共有プリンタとして接続されている場合、ネットワーク上のコンピュータで使用できます。などの「汎用」GDI ドライバもいくつか作成されています。これらは、GDI プリンタをFreeBSDpnm2ppaなどの Windows 以外のオペレーティング システムと互換性を持たせることを目指していますが、すべてのプリンタをサポートできるわけではありません。[11]
Winprinter 用のドライバーをより簡単に作成できるようにするために、Microsoft ユニバーサル プリンター ドライバーが作成されました。これにより、プリンター ベンダーは、カーネル モード ドライバーの開発を行う必要がなくなり、プリンターの機能とコマンド セットをプレーンテキストで記述する Generic Printer Description (GPD)「ミニドライバー」を作成できるようになりました。
Microsoft は、Open XML Paper Specificによりこの印刷モデルから脱却しました。
制限事項
各ウィンドウは GDI オブジェクトを消費します。ボタンや画像などの機能が追加されてウィンドウの複雑さが増すと、GDI オブジェクトの使用量も増加します。使用されているオブジェクトが多すぎると、Windows はそれ以上 GDI オブジェクトを描画できなくなり、ソフトウェアが誤動作したり、プログラムがフリーズして応答しなくなったりします。[13]また、多くのアプリケーションはコードが間違っており、使用後に GDI オブジェクトを解放できないため、問題がさらに悪化します。[14]使用可能な GDI オブジェクトの合計数は、Windows のバージョンによって異なります。Windows 9x では合計オブジェクト数が 1,200 に制限されていました。Windows 2000 では 16,384 に制限されています。Windows XP 以降では、レジストリ経由で構成可能な制限があり、デフォルトでプロセスあたり 10,000 オブジェクトになります (ただし、理論上の最大数はセッション全体で 65,536 です)。[15] [16] Windows 8 以降では、GDI オブジェクトの制限がユーザー ログイン セッションあたり 65,536 に増加しています。
Windows 3.1 や Windows 98 などの以前のバージョンの Windows には、システム全体の GDI リソースの使用量をユーザーが監視できるリソース メーター プログラムが含まれていました。このリソース メーターは、GDI オブジェクト自体を消費しました。Windows 2000 や Windows XP などのそれ以降のバージョンでは、タスク マネージャーで各プログラムの GDI オブジェクトの使用状況を報告できますが、使用可能な GDI の総容量をユーザーに伝えることはできません。
GDI 容量のオーバーフローは Windows 自体に影響を及ぼし、新しいウィンドウが開かなくなったり、メニューが表示されなくなったり、警告ボックスが表示されなくなったりすることがあります。この状況は解消が難しく、コア システム プログラムが機能しなくなるため、システムの強制リセットが必要になる可能性があります。Windows 8 および 8.1 では、GDI 容量のオーバーフローの結果として、再起動ではなく強制ログオフが発生します。
後継
Direct2Dは GDI と GDI+ の後継です。その兄弟であるDirectWriteはUniscribeに代わるものです。これらは Windows 7 と Windows Server 2008 R2 に同梱され、Windows Vista と Windows Server 2008 (プラットフォーム更新がインストールされている場合) でも利用できました。その後、Microsoft は無料のオープンソースのGDIのようなクラス ライブラリであるWin2D を開発しました。Win2D の対象ユーザーは、C++、C#、Visual Basic.NET を使用してユニバーサル Windows プラットフォーム アプリを開発する開発者です。[17]
参照
注釈と参考文献
- ^ Steven, White; David, Coulter; Mike, Jacobs (2018 年 5 月 31 日)。「Direct2D と GDI のハードウェア アクセラレーションの比較」。Windows Developer。Microsoft。
- ^ Butler, John (1983 年 12 月). 「Microsoft Windows のデバイスに依存しないグラフィック出力」. BYTE . p. 49. 2013 年10 月 20 日閲覧。
- ^ https://www.dosdays.co.uk/media/cirrus_logic/CL-GD543X_Applications_and_Eratta_Book_Apr94.pdf。
{{cite web}}:欠落または空|title=(ヘルプ) - ^ プラットフォーム SDK 再頒布可能: GDI+
- ^ 「Windows の 2D 描画 API -」。DirectX 開発者ブログ。MSDN ブログ。2009 年 5 月 12 日。2012 年7 月 19 日閲覧。
- ^ Jackson, Chris. 「GDI vs. GDI+ テキスト レンダリング パフォーマンス」。Chris Jackson の Semantic Consonance。Microsoft。
- ^ MSDN: Direct2D と GDI ハードウェア アクセラレーションの比較
- ^ ab GDI は Windows Vista ではハードウェア アクセラレーションされません
- ^ レイヤード ウィンドウ...SW は HW よりも高速な場合があります。MSDN ブログの Avalite。
- ^ Thomas Olsen (2008 年 10 月 29 日)。「Microsoft Direct2D API の紹介」。
- ^ ab 「Generic GDI Printer」。Open Printing。The Linux Foundation 。 2021年7月21日閲覧。
- ^ 「Windows 専用プリンター」。Linuxドキュメンテーション プロジェクト。2019年10 月 29 日閲覧。
- ^ Microsoft サポート技術情報の記事 838283 - Windows XP または Windows 2000 でプロセスが GDI オブジェクト クォータを超えると、デスクトップ アプリケーション メニューが正しく表示されない http://support.microsoft.com/kb/838283
- ^ Microsoft Developer Network ブログ - Outlook 2007 の GDI リークにより、GDI の使用量が 10,000 オブジェクトに達すると問題が発生する http://blogs.msdn.com/rgregg/archive/2007/09/03/outlook-2007-gdi-leak-hotfix.aspx
- ^ Microsoft Developer Network - GDI オブジェクトの制限 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms724291(VS.85).aspx
- ^ Microsoft サポート技術情報記事 894500 - 新しい NT オペレーティング システムで設計された .NET プログラムは、GDI の使用制限が低いため、古い Win 95 / Win 98 / Win ME では正常に動作しない可能性があります http://support.microsoft.com/kb/894500
- ^ 「Win2D」。microsoft/Win2D リポジトリ。Microsoft。2021年7 月 21 日に取得– GitHub.com経由。
外部リンク
- Microsoft の GDI+ ページ
- Bob Powell の GDI+ FAQ リスト
- GDI の概要に関する MSDN の記事
- マイクロソフト セキュリティ情報 MS04-028
- F-Secure: MS Windows の重大な脆弱性によりウイルスの脅威が拡大する可能性
- IGDI+ - Delphiオープンソース GDI+ ライブラリ。