Книга: Графика для Windows средствами DirectDraw

Вычисление FPS

Вычисление FPS

FPS приложения можно вычислить несколькими способами. Наиболее точный из них — подсчитать общее количество кадров, выведенных приложением, и затем разделить его на время работы приложения в секундах. Недостаток этого способа заключается в том, что значение FPS можно получить лишь после того, как приложение завершится.

Чтобы вычислить FPS во время работы приложения, необходимо производить периодические измерения. К сожалению, скорость работы приложения может изменяться в зависимости от сложности графического вывода и объема внутренних вычислений. Кроме того, Windows замедляет работу приложения при передаче части процессорного времени другим приложениям или при переносе содержимого памяти на диск. В момент запуска приложение обычно работает медленнее, потому что Windows начинает сбрасывать данные на диск. Только после того, как Windows «успокоится» и перестанет работать с диском, можно будет получить достоверные значения FPS.

В программе Switch мы будем периодически вычислять FPS и отображать результат до истечения следующего интервала. Если запустить программу Switch, вы заметите, что значение FPS появляется не сразу; это происходит из-за того, что для получения достоверных показаний должно пройти некоторое время.

Для хронометража используется функция Win32 timeGetTime(), которая возвращает количество миллисекунд, прошедших с момента запуска Windows. В программе Switch функция timeGetTime() вызывается после каждых 100 кадров; значение FPS равно 100, разделенному на количество прошедших секунд.

Функция timeGetTime() не обеспечивает максимальной точности измерений, которую можно получить в Windows (для более точного хронометража можно воспользоваться функцией QueryPerformanceCounter()). Если бы мы отслеживали очень короткие периоды времени (например, интервалы по 10 миллисекунд), то функция timeGetTime() не давала бы приемлемых результатов, но поскольку таймер используется не чаще одного раза в секунду, подходит и timeGetTime().

Давайте рассмотрим код программы Switch. Начнем с определения класса SwitchWin (см. листинг 4.2).

Листинг 4.2. Объявление класса SwitchWin

class SwitchWin : public DirectDrawWin {
public:
 SwitchWin();
protected:
 //{{AFX_MSG(SwitchWin)
 afx_msg void OnKeyDown(UINT nChar, UINT nRepCnt, UINT nFlags);
 //}}AFX_MSG
 DECLARE_MESSAGE_MAP()
private:
 int SelectDriver();
 int SelectInitialDisplayMode();
 BOOL CreateCustomSurfaces();
 void DrawScene();
 void RestoreSurfaces();
 BOOL CreateMenuSurface();
 BOOL UpdateMenuSurface();
 BOOL CreateFPSSurface();
 BOOL UpdateFPSSurface();
private:
 LPDIRECTDRAWSURFACE bmpsurf;
 int x, y;
 int xinc, yinc;
 LPDIRECTDRAWSURFACE menusurf;
 int selectmode;
 LPDIRECTDRAWSURFACE fpssurf;
 RECT fpsrect;
 BOOL displayfps;
 DWORD framecount;
 HFONT smallfont, largefont;
};

Класс SwitchWin содержит всего одну открытую (public) функцию — конструктор класса (вскоре мы его рассмотрим). В классе также присутствует функция OnKeyDown() — обработчик сообщений, созданный ClassWizard (закомментированные директивы AFX, окружающие функцию OnKeyDown(), используются ClassWizard для поиска функций-обработчиков). Мы воспользуемся этой функцией для обработки нажимаемых клавиш — стрелок, Enter и незаменимой клавиши Escape.

Следующие пять функций являются переопределенными версиями функций DirectDrawWin:

• SelectDriver()

• SelectInitialDisplayMode()

• CreateCustomSurfaces()

• DrawScene()

• RestoreSurfaces()

С помощью функции SelectDriver() приложение выбирает используемое видеоустройство (если их несколько). Она полностью совпадает со стандартной версией, создаваемой AppWizard, и выводит меню при наличии нескольких драйверов. Функция SelectInitialDisplayMode() задает исходный видеорежим, устанавливаемый приложением. Здесь снова используется стандартная версия AppWizard, которая ищет видеорежим с параметрами 640x480x16.

Функция CreateCustomSurfaces() вызывается DirectDrawWin при активизации нового видеорежима; мы воспользуемся этой функцией для создания и подготовки поверхностей программы Switch. Функция DrawScene() отвечает за обновление экрана; она будет использоваться для отображения анимации, меню видеорежимов и значения FPS. Наконец, функция RestoreSurfaces() вызывается классом DirectDrawWin при необходимости восстановить потерянные поверхности. Эта функция восстанавливает не только сами поверхности, но и (для особо важных поверхностей) их содержимое.

Затем класс SwitchWin объявляет четыре функции, специфические для программы Switch:

• CreateMenuSurface()

• UpdateMenuSurface()

• CreateFPSSurface()

• UpdateFPSSurface()

Это вспомогательные функции для работы с поверхностями, используемыми для вывода меню видеорежимов и значения FPS. Они подробно рассматриваются ниже в этой главе.

Закрытые переменные, объявленные в конце, предназначены для отображения анимации, меню видеорежимов и FPS, а также для работы со шрифтами средствами Win32.

Переменная bmpsurf — указатель на интерфейс DirectDrawSurface, через который мы будем обращаться к данным перемещаемого растра, а переменные x, y, xinc и yinc определяют его положение.

Указатель menusurf используется для доступа к поверхности меню видеорежимов, а в целой переменной selectmode хранится индекс текущего активного видеорежима.

Следующие переменные списка связаны с выводом значения FPS. Переменная fpssurf — указатель на интерфейс DirectDrawSurface, через который производится доступ к поверхности FPS. Структура типа RECT (fpsrect) содержит размеры поверхности fpssurf. Логическая переменная displayfps управляет отображением значения FPS, а в переменной framecount хранится количество кадров, выведенных в очередном временном интервале измерения FPS.

Две последние переменные, smallfont и largefont, имеют тип HFONT. Это логические номера шрифтов Win32, используемые для вывода текста на поверхностях menusurf и fpssurf.

Наше знакомство с программой Switch начинается с конструктора switchWin, внутри которого происходит первоначальная инициализация переменных класса. Не следует путать эту инициализацию с той, что выполняется функцией CreateCustomSurfaces(), потому что в отличие конструктора CreateCustomSurfaces() вызывается при каждой смене видеорежима. Конструктор выглядит так

SwitchWin::SwitchWin(){
 bmpsurf=0;
 x=y=0;
 xinc=8;
 yinc=1;
 menusurf=0;
 fpssurf=0;
 vlargefont = CreateFont(28, 0, 0, 0,    FW_NORMAL, FALSE, FALSE, FALSE,   ANSI_CHARSET,    OUT_DEFAULT_PRECIS,   CLIP_DEFAULT_PRECIS,    DEFAULT_QUALITY,   VARIABLE_PITCH,    "Arial");
 smallfont = CreateFont(14, 0, 0, 0,    FW_NORMAL, FALSE, FALSE, FALSE,   ANSI_CHARSET,    OUT_DEFAULT_PRECIS,   CLIP_DEFAULT_PRECIS,    DEFAULT_QUALITY,   VARIABLE_PITCH,    "Arial");
}

В основном конструктор просто обнуляет переменные. Два логических номера шрифтов инициализируются функцией Win32 CreateFont(). В программе используются два разных размера одного и того же шрифта: крупным шрифтом выводится заголовок на поверхности меню видеорежимов, а мелким — описания видеорежимов и текст со значением FPS.

После того как объект SwitchWin будет создан, DirectDrawWin вызывает функции SelectDriver() и SelectInitialDisplayMode(). Поскольку в программе Switch обе функции ведут себя стандартным образом (как описано в главе 3), мы не будем их рассматривать.

Затем класс DirectDrawWin вызывает функцию SwitchWin::CreateCustomSurfaces(), в которой подготавливает три поверхности, используемые программой Switch:

BOOL SwitchWin::CreateCustomSurfaces() {
 int displaydepth=GetCurDisplayDepth();
 CString filename;
 if (displaydepth==8) filename="tri08.bmp";
 else filename="tri24.bmp";
 bmpsurf=CreateSurface(filename, TRUE);
 if (bmpsurf==0) {
  TRACE("surface creation failedn");
  return FALSE;
 }
 selectmode=GetCurDisplayMode();
 CreateMenuSurface();
 UpdateMenuSurface();
 CreateFPSSurface();
 return TRUE;
}

Содержимое одной из этих трех поверхностей определяется BMP-файлом. Функция CreateCustomSurfaces() по текущей глубине пикселей определяет, какой из двух BMP-файлов нужно использовать. Затем указатель на поверхность (bmpsurf) инициализируется функцией DirectDrawWin::CreateSurface(). В случае 8-битного видеорежима содержимое палитры DirectDraw определяется палитрой из BMP-файла.

Затем происходит инициализация самой поверхности и переменных, связанных с видеорежимом. Переменной selectmode присваивается значение, зависящее от текущего видеорежима. Это значение используется для выделения активного видеорежима в меню. Указатель на поверхность меню видеорежимов (menusurf) инициализируется вызовами функций CreateMenuSurface() и UpdateMenuSurface().

Наконец, переменные поверхности FPS инициализируются функцией Create FPSSurface(). Мы рассмотрим ее позднее, после функций CreateMenuSurface() и UpdateMenuSurface().

Функция CreateMenuSurface() выглядит так:

BOOL SwitchWin::CreateMenuSurface() {
 if (menusurf) menusurf->Release(), menusurf=0;
 menusurf=CreateSurface(menuwidth, menuheight);
 if (menusurf==0) Fatal("SwitchWin::CreateMenuSurface() failedn");
 DDCOLORKEY ddck;
 ddck.dwColorSpaceLowValue = 0;
 ddck.dwColorSpaceHighValue = 0;
 menusurf->SetColorKey(DDCKEY_SRCBLT, &ddck);
 return TRUE;
}

Прежде всего CreateMenuSurface() освобождает любые поверхности, созданные ранее. Новая поверхность создается функцией CreateSurface(). Доступ к ней осуществляется через переменную menusurf. Затем мы назначаем новой поверхности цветовой ключ с помощью структуры DDCOLORKEY и функции SetColorKey() интерфейса DirectDrawSurface.

Если вы не знаете, для чего нужны цветовые ключи, попробуйте запустить программу Switch и понаблюдать за поведением меню видеорежимов. Обратите внимание — когда перемещающийся растр оказывается в верхней части экрана, он проходит как бы позади меню, но при этом остается видимым. Текст меню непрозрачен, однако те части меню, в которых текста нет, прозрачны. Дело в том, что пиксели пустых участков меню не выводятся DirectDraw и потому не заслоняют растр. Цветовой ключ определяет, какие именно пиксели поверхности не будут выводиться.

Мы назначаем цветовой ключ поверхности меню с помощью структуры DDCOLORKEY и функции SetColorKey(). Оба поля DDCOLORKEY обнуляются (некоторые видеокарты позволяют задавать интервалы цветовых ключей, но в нашем случае используется всего один цвет). Это означает, что пиксели поверхности, равные нулю, не будут копироваться при блит-операциях с активным цветовым ключом.

После того как поверхность меню будет создана функцией CreateMenuSurface(), она заполняется с помощью функции UpdateMenuSurface(). Внутри последней для вывода текста на поверхность используются функция GetDC() интерфейса DirectDrawSurface и текстовые функции Win32. Функция UpdateMenuSurface() приведена в листинге 4.3.

Листинг 4.3. Функция SwitchWin::UpdateMenuSurface()

BOOL SwitchWin::UpdateMenuSurface() {
 char buf[40];
 int len;
 int hdrlen=strlen(headertext);
 ClearSurface(menusurf, 0);
 HDC hdc;
 menusurf->GetDC(&hdc);
 SelectObject(hdc, largefont);
 SetBkMode(hdc, TRANSPARENT);
 SetTextColor(hdc, textshadow);
 TextOut(hdc, 1, 1, headertext, hdrlen);
 SetTextColor(hdc, textcolor);
 TextOut(hdc, 0, 0, headertext, hdrlen);
 SelectObject(hdc, smallfont);
 int nmodes=GetNumDisplayModes();
 if (nmodes>maxmodes) nmodes=maxmodes;
 int rows=nmodes/menucols;
 if (nmodes%menucols) rows++;
 for (int i=0; i<nmodes; i++) {
  int x=(i/rows)*colwidth+2;
  int y=(i%rows)*rowheight+reservedspace;
  DWORD w,h,d;
  GetDisplayModeDimensions(i, w, h, d);
  len=sprintf(buf, "%dx%dx%d", w, h, d);
  SetTextColor(hdc, textshadow);
  TextOut(hdc, x+1, y+1, buf, len);
  if (i==selectmode) SetTextColor(hdc, brighttextcolor);
  else SetTextColor(hdc, textcolor);
  TextOut(hdc, x, y, buf, len);
 }
 len=sprintf(buf, "[Arrows] [Enter] [Escape]");
 SetTextColor(hdc, textshadow);
 TextOut(hdc, 3, 186, buf, len);
 SetTextColor(hdc, textcolor);
 TextOut(hdc, 2, 185, buf, len);
 menusurf->ReleaseDC(hdc);
 return TRUE;
}

Функция UpdateMenuSurface() вызывает ClearSurface() и передает ей в качестве аргументов указатель menusurf и 0. В результате все пиксели поверхности обнуляются. Так как ноль является цветовым ключом для данной поверхности, вся поверхность становится прозрачной.

Теперь все готово к выводу текста. Обратите внимание на функцию SetBkMode(), которая указывает, что текст должен выводиться в прозрачном режиме. Это значит, что функция TextOut() будет выводить только сам текст, без фона, благодаря чему наш прозрачный фон останется в неприкосновенности. Цвет текста задается функцией Win32 SetTextColor(). В этой программе используются три цвета: первый — для обычного текста, второй — для затененного текста, и третий — для текста, выделенного подсветкой. Каждая текстовая строка выводится дважды — сначала затемненным, а потом обычным цветом; затененный текст смещен на один пиксель по отношению к обычному. После завершения вывода текста вызывается функция ReleaseDC() интерфейса DirectDrawSurface.

Инициализация приложения завершается вызовом функции CreateFPSSurface(), которая создает поверхность для вывода FPS. Она выглядит так:

BOOL SwitchWin::CreateFPSSurface() {
 static const char dummystr[]="000 FPS";
 HDC hdc = ::GetDC(0);
 SelectObject(hdc, smallfont);
 SIZE size;
 GetTextExtentPoint(hdc, dummystr, strlen(dummystr), &size);
 ::ReleaseDC(0, hdc);
 fpsrect.left=0;
 fpsrect.top=0;
 fpsrect.right=size.cx+1;
 fpsrect.bottom=size.cy+1;
 fpssurf=CreateSurface(fpsrect.right, fpsrect.bottom);
 DDCOLORKEY ddck;
 ddck.dwColorSpaceLowValue = 0;
 ddck.dwColorSpaceHighValue = 0;
 fpssurf->SetColorKey(DDCKEY_SRCBLT, &ddck);
 framecount=0;
 displayfps=FALSE;
 return TRUE;
}

Работа CreateFPSSurface() начинается с определения размера поверхности функцией GetTextExtentPoint(). Фиктивная строка (с текстом, который занимает максимальную возможную площадь) передается в качестве аргумента функции GetTextExtentPoint(), вычисляющей размеры области (в пикселях) для вывода заданного текста. По размерам, полученным от GetTextExtentPoint(), мы определяем размеры поверхности, добавляя один пиксель для смещения тени. Такой подход отличается от использованного в функции CreateMenuSurface(), потому что этот код автоматически регулирует размеры поверхности при изменении размера шрифта. Поверхность меню, напротив, обладает фиксированными размерами, не зависящими от размера шрифта.

По аналогии с menusurf мы обеспечиваем прозрачность, назначая поверхности нулевой цветовой ключ (с помощью функции SetColorKey() интерфейса DirectDrawSurface). Наконец, переменная framecount (предназначенная для подсчета кадров за текущий интервал хронометража) обнуляется, а логической переменной displayfps присваивается значение FALSE, согласно которому поверхность FPS пока не должна отображаться на экране.

Хотя мы создали поверхность fpssurf, она осталась неинициализированной. В отличие от поверхности menusurf, инициализируемой функцией UpdateMenuSurface(), мы пока не можем инициализировать поверхность FPS, потому что у нас еще нет выводимого значения. Приложение только что было запущено (или только что перешло в другой видеорежим), так что вывод любого значения FPS был бы необоснованным.

К этому моменту инициализация программы Switch завершается. Наши поверхности (три вспомогательные, плюс первичная поверхность со вторичным буфером) были созданы и подготовлены к работе. Давайте посмотрим, как они отображаются на экране.

Оглавление книги