[C#] 그래픽 GDI+ 개념과 간단한 도형 그리기

 

 

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GDI 란?

GDI(Graphical Device Interface)는 운영체제에서 그래픽 출력을 위해 그래픽 디바이스 드라이버를 제어하는 인터페이스이다. 각 벤더가 제공하는 디바이스 드라이버가 다르기 때문에, 그래픽 디바이스에 독립적인 기능을 제공해주는 인터페이스가 필요하다. GDI는 이러한 역할을 하며, 윈도우 운영체제에서는 gdi.dll 형태로 제공된다.

 

1. 동작방식

프로그램이 그래픽 출력을 요청할 때의 과정은 다음과 같다:

프로그램 그래픽 출력 요청 과정

 

 

2. 디바이스 드라이버란?

디바이스 드라이버는 OS 상에서 여러 장치를 제어하는 소프트웨어이다. 예를 들어 그래픽, 사운드 등 다양한 장치가 있고, 각 제조사마다 다른 드라이버를 제공한다. 디바이스 드라이버는 다음과 같은 역할을 한다:

• 그래픽 카드, 사운드 카드 등의 장치를 제어
• 장치와 운영체제 사이의 통신을 중재

 

 

3. GDI의 역할

GDI는 표준 규약에 의해 OS에서 제공하는 DC와 연결되어 프로그램에서 그래픽을 조작할 수 있게 한다. GDI 인터페이스에 맞춰 개발하면, 해당 그래픽이 출력 장치에 맞게 알아서 출력된다. 윈도우 폼에서 gdi 파일은 GDI의 역할을 하는 아이콘이다.

 

 

4. 디바이스 드라이버가 없는 경우

디바이스 드라이버가 없다면, 특정 제조사(예: 엔비디아)에 맞게 별도로 개발해야 화면에 출력된다. GDI를 사용하면 이러한 불편함을 해소할 수 있습니다.

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GDI+ 란?

GDI+(Graphical Device Interface Plus)는 기존 GDI를 확장한 버전이다. GDI가 C언어 기반이라면, GDI+는 객체지향 클래스의 집합으로 래핑된 형태이다. 이는 더 많은 기능과 유연성을 제공하고, 그래픽 작업을 더 쉽게 수행할 수 있게 한다.

 

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GDI+ 의 특징

1. Graphics 객체 사용: 화면에 모든 그래픽 출력은 Graphics 객체를 통해서 가능하다.
2. 다양한 도형 그리기 메소드: 도형을 그리는 메소드들이 오버로딩 형태로 다양하게 제공된다.
3. 리소스 관리: 펜, 브러시 등의 리소스 객체를 생성 후 별도로 해제할 필요가 없다. 가비지 컬렉터가 이를 자동으로 처리해준다.
4. 고급 그래픽 처리 기능: 그라데이션 브러시, 알파값 처리, 텍스트 안티 알리아싱 등과 같은 그래픽 처리 관련 기능들이 추가되었다.

 

 

 

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GDI와 GDI+의 차이점

• GDI와 GDI+는 각각 별도로 존재하며, GDI+는 gdiplus.dll 형태로 제공된다. GDI+는 기존 GDI의 기능을 확장하여 더 나은 그래픽 처리를 지원한다.요약하자면,
• GDI는 운영체제와 그래픽 디바이스 드라이버 사이에서 그래픽 출력을 원활하게 해주는 인터페이스로, 다양한 제조사의 장치에도 표준화된 방식으로 그래픽 출력을 지원한다.
• GDI+는 기존 GDI의 객체지향 확장 버전으로, 다양한 그래픽 처리 기능과 편리한 리소스 관리를 제공한다. GDI+는 gdiplus.dll 형태로 존재하고, GDI와 독립적으로 사용된다.

 

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펜과 브러시

GDI+에서의 펜과 브러시는 선과 색상을 나타내는 그래픽 객체이다. 이것은 별도의 리소스로 존재하고, 예를 들어 미술하는 사람이 사용하는 파레트와 펜을 연상시킬 수 있다. 펜을 생성할 때에는 색상과 선의 굵기를 지정하여 생성할 수 있다.

 

1. GDI+ 에서의 펜과 브러시

• 펜 생성: 색상과 선의 굵기를 지정하여 생성한다. 예를 들어, "Pen p(Color::Red, 5);"는 빨간색으로 굵기가 5인 펜을 생성한다.
• 리소스 관리: 펜과 브러시는 별도의 리소스로 존재하고, 사용 후에는 해제해주어야 한다. 가비지 컬렉터가 자동으로 처리해주지 않는다.

 

2. C++ 기반의 MFC에서의 펜과 브러시

• 리소스로 존재: MFC에서는 펜과 브러시가 별도의 리소스로 존재한다.
• 수동 리소스 관리: 사용 후에는 개발자가 직접 리소스를 해제해주어야 한다.

 

3. C# 에서의 펜과 브러시

• 자동 리소스 관리: C#에서는 펜과 브러시의 리소스 관리가 자동으로 처리된다.
• 가비지 컬렉터: 펜과 브러시를 사용한 후에 별도의 해제 작업이 필요하지 않다. 가비지 컬렉터가 자동으로 관리한다.

 

 

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펜

펜은 선을 나타내는 그래픽 객체로, 색상과 굵기를 지정하여 생성된다. 

• 색상 선택: 원 하는 색상을 선택한다. 색상은 RGB 값으로 지정할 수 있다. 각 색상은 0부터 255까지의 범위에서 조합된다. 예를 들어, (255,0,0)은 빨간색을 의미한다.
• 굵기 지정: 선의 두께를 지정한다. 선의 굵기는 픽셀 단위로 설정된다.
• 펜 생성: 선택한 색상과 굵기를 이용하여 펜을 생성한다. 이렇게 생성한 펜은 그래픽 작업에서 사용된다.

 

1. 펜이란 선을 나타낼 때 사용하는 그래픽 객체

public Pen(Color color, float width);

 

2. 펜 생성 방법

Pen p = new Pen(Color.Red, 5);
Pen p = new Pen(ColorFromArgb(255,0,0),5);

 

 

 

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브러시

브러시는 도형을 채울 때 사용하는 그래픽 객체로, 다양한 종류가 있다. 그 중에서도 단색 브러시는 일반적인 형태의 브러시는 일반적인 형태의 브러시이다.

 

브러시 종류

Brush 종류	설명
단색 브러시(SolidBrush)	채울 색상을 인수로 전달하여 생성
해치 브러시(HatchBrush)	직선 또는 곡선으로 패턴이 그려진 브러시
그라디언트 브러시(Linear/Path GradientBrush)	색상이 서서히 변하는 그라데이션 효과를 적용하는 브러시
텍스처 브러시(TextureBrush)	이미지나 패턴을 사용하여 채우는 브러시

 

 

단색 브러시

• 일반적인 형태의 브러시로, 채울 색상을 지정하여 생성한다.

  public SolidBrush(Color color);

• 단색 브러시를 생성하는 코드는 다음과 같다.

  SolidBrush b = new SolidBrush(Color.Blue);  // 블루 색상의 단색 브러시 생성
  g.FillRectangle(b, 10, 10, 100, 100);  // 생성한 단색 브러시를 사용하여 사각형 채우기
  g.FillRectangle(Brushes.Red, 130, 10, 100, 100);

   
• 브러시 객체를 생성하여 사용할수도 있고, 생성자에게 정적으로 접근하여 사용할수도있다.
• 단색 브러시는 솔리드브러시 클래스를 사용하여 생성하고, 이를 적용하면 해당 색으로 도형을 채운다.

 

 

 

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기본적인 도형 그리기 - Graphics 클래스

Graphics 클래스는 기본적인 도형을 그리기 위한 API를 제공하는 매우 중요한 클래스이다. 이 클래스는 다양한 도형을 그릴 수 있는 메서드를 포함하고 있다.

 

 

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주요 메소드

Graphics 클래스는 그림을 그릴 수 있는 여러 메서드를 제공한다. Draw 메소드는 선을 그리는 데 사용되고, Fill 메소드는 도형을 채우는 데 사용된다. 다음은 그 중 일부 메소드이다.

메소드	설명
DrawArc	좌표, 너비, 높이의 쌍으로 지정된 타원의 부분을 나타내는 호를 그림
DrawBezier	4개의 Point 구조체로 정의되는 3차원 곡선 스플라인을 그림
DrawCurve	Point  구조체의 지정된 배열을 따라 카디널 스플라인을 그림
DrawEllipse	좌표, 높아, 너비 쌍으로 지정된 경계 사각형에 의해 정의되는 타원을 그림
DrawIcon	지정된 아이콘에 의해 나타나는 이미지를 지정된 좌표에 그림
DrawImage	지정된 이미지를 지정된 위치에 그림
DrawLine	좌표에 의해 지정된 두개의 점을 연결하는 선을 그림
FillEllipse	좌표, 너비, 높이에 의해 지정된 사각형 내부에 내접하는 원을 채움
FillRectangle	좌표, 너비, 높이 의해 지정된 사각형의 내부를 채움
FillRegion	Region의 내부를 채움

 

 

Graphics 클래스의 그래픽 객체 생성

Form 클래스에서 그림을 그리기 위해서는 Paint 이벤트를 처리해야한다. 그림을 그리기 위한 기본 환경을 설정하고, 다른 메소드에서도 그림을 그릴 수 있도록 그래픽 객체를 생성할 수 있다.

• Paint 이벤트 처리기 생성: Form 클래스에 Paint 이벤트 처리기를 생성한다.

  Form1_Paint

• Paint 이벤트 처리기 내부에서 그래픽 객체 생성: Form1_Paint 메소드 내부에서 Graphics 객체를 생성

  private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
  {
  		Graphics g = e.Graphics;
  }

• 다른 메소드에서 그림 그리기: 다른 메소드에서 그림을 그려야 할 경우 CreateGraphics() 메소드를 사용하여 그래픽 객체를 생성
  

  private void Form1_Load(object sender, PaintEventArgs e)
  {
  		Graphics g = this.CreateGraphics();
  }

 

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Form1_Paint 이벤트에서 선그리기

지금까지 폼 기반에서 컨트롤만 배치했지만, 이제 그림을 그릴 수 있는 환경을 만들 수 있다. 그림판을 만들기 위해서는 Form1_Paint 이벤트가 필요하다.

 

그림을 그리는 기본이벤트 핸들러는 Form1_Paint밖에 없다. 무조건 해당 영역에서 그려야한다. Form이 로드 되었을 떄, 다른 이벤트에서 그리고 싶다면, 그래픽 객체를 인위적으로 만들어줘야한다. 외부에서 그래픽 객체를 생성해서 CreateGraphics()로 만들어줘야한다.

 

1. 기본 이벤트 핸들러 생성

폼 선택 후 paint 이벤트가 있다. 속성에서 더블 paint를 더블클릭하면, 이벤트 핸들러 생성

 

 

2. PaintEvent 핸들러에서 그림을 그릴수 있는 이유

아래와 같이 이벤트핸들러가 생성되었다. 그래픽 객체를 생성하여 그림을 그릴수 있다. PaintEvent 핸들러에서 그림을 그릴수 있는 이유는 PaintEventArgs 클래스 안에서 Graphics 객체가 내장되어 있다. 다른 곳에는 없다!! 다른 곳에서는 Graphics 아규먼트를 쓰지 않는다. 

 

 

new 연산자로 Graphics를 생성하는 것이 아니라 내장하고 있는 것을 가져온다. Graphics가 프로퍼티로 되어있다.

내부에서 return함.

 

 

3. PaintEvent 처리기 내부에 그래픽 객체 생성

 

4. 코드 요약 설명

• Graphics 객체 생성
  • Graphics g = e.Graphics;
  • Paint 이벤트 처리기에서 제공되는 e.Graphics를 사용하여 그래픽 객체를 생성
• Pen 객체 생성
  • Pen p = new Pen(Color.Red, 5);
  • 빨간색(Color.Red)과 굵기 5를 가진 Pen 객체를 생성
• 좌표설정
  • Point start =  new Point(50,50);
  • Point end = new Point(250,250);
  • 시작점과 끝점을 나타내는 Point 객체를 생성한다. 시작점은(50,50), 끝점은(250,250)이다.
• 선그리기
  • g.DrawLine(p, start, end);
  • Graphics객체의 DrawLine 메소드를 사용하여 선을 그린다.
  • p는 Pen객체 start와 end는 시작점과 끝점 좌표이다.

 

5. 출력 UI

요약하자면, Graphics객체의 DrawLine메소드를 사용하여 시작점과 끝점 사이에 선을 그릴수 있다.

이로 인해 폼은 다양한 그래픽 작업을 수행할 수 있는 공간으로 활용될 수 있다.

 

사각형, 원형 그리기

사각형을 그리기 위해서는 시작 좌표(x, y)와 너비, 높이를 지정해야 한다. 이 정보로 Graphics 객체와 Pen 객체를 사용하여 사각형을 원하는 위치와 크기로 그릴 수 있다. 아래 코드 예제를 통해 폼에 사각형을 그릴 수 있다.

 

Rectangle 클래스 메소드

이 Rectangle 클래스에서 제공해주는 메서드가 2가지 있다.

• DrawRectangle: 사각형의 테두리를 그려주는 메소드
• FillRectangle: 사각형의 내부를 채우는 메소드

 

코드 예제

 

출력 UI

 

 

PaintEvent는 언제 발생할까?

Form1.Designer.cs 가면 PaintEventHandler가 발생이 되었을때, form1_Paint가 호출되도록 연결 되어있다.

즉, 화면이 보여질때, 해당 이벤트가 발생한다.