Graphics Device Interface (GDI) คืออะไร? ทำความรู้จักระบบกราฟิกของ Windows

Graphics Device Interface (GDI) หรือ GDI คือส่วนประกอบดั้งเดิมของ Microsoft Windows ที่ทำหน้าที่ในการแสดงผลวัตถุกราฟิกและส่งข้อมูลไปยังอุปกรณ์ส่งออก เช่น จอภาพและเครื่องพิมพ์ โดย GDI ช่วยให้แอปพลิเคชันสามารถวาดเส้น โค้ง และเรนเดอร์ฟอนต์ รวมถึงจัดการพาเลทสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ข้อดีและข้อจำกัดของ GDI

ข้อดีที่สำคัญที่สุดของ GDI คือความสามารถในการปรับขนาด (Scaling) และการนำเสนออุปกรณ์เป้าหมายแบบนามธรรม (Abstract representation) ซึ่งช่วยให้ผู้พัฒนาสามารถวาดภาพบนอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน เช่น หน้าจอและเครื่องพิมพ์ โดยที่ผลลัพธ์ที่ได้จะมีความถูกต้องและเหมาะสมในแต่ละกรณี ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของแอปพลิเคชันประเภท "What You See Is What You Get" (WYSIWYG) ใน Windows

อย่างไรก็ตาม GDI มีข้อจำกัดในการสร้างแอนิเมชันขั้นสูง เนื่องจากขาดการซิงโครไนซ์กับเฟรมวิดีโอของวิดีโอการ์ด และไม่มีการเรนเดอร์ 3D ด้วยฮาร์ดแวร์ ดังนั้น เกมสมัยใหม่จึงหันไปใช้ Direct3D, Vulkan หรือ OpenGL แทน

รายละเอียดทางเทคนิค

ในระบบ GDI จะมีการใช้ Device Context (DC) เพื่อกำหนดคุณลักษณะของข้อความและรูปภาพสำหรับอุปกรณ์ส่งออก GDI จะเป็นผู้ดูแลบริบทนี้ และการสร้างผลลัพธ์จำเป็นต้องใช้ Handle to the Device Context (HDC) เมื่อสร้างผลลัพธ์เสร็จสิ้น Handle ดังกล่าวจะถูกปล่อยคืนสู่ระบบ

นอกจากนี้ GDI ยังใช้อัลกอริทึม Bresenham's line drawing algorithm ในการวาดเส้นแบบ Aliased

ประวัติและวิวัฒนาการ

เวอร์ชันเริ่มต้น

GDI มีมาตั้งแต่ Windows เวอร์ชันแรกๆ โดยในสมัยก่อน โปรแกรม MS-DOS จะจัดการฮาร์ดแวร์กราฟิกผ่าน Software Interrupts หรือจัดการหน่วยความจำวิดีโอโดยตรง ซึ่งไม่สามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมแบบ Multitasking ของ Windows

Windows XP และ GDI+

ใน Windows XP ได้มีการนำ GDI+ เข้ามาเสริม GDI โดยเขียนด้วยภาษา C++ ซึ่งเพิ่มความสามารถด้านกราฟิก 2D แบบ Anti-aliased, พิกัดแบบ Floating-point, การไล่เฉดสี (Gradient shading) และการรองรับไฟล์ภาพสมัยใหม่ เช่น JPEG และ PNG ซึ่งช่วยให้การสร้างระบบ Vector Graphics เช่น Adobe Flash หรือ SVG ทำได้ง่ายขึ้น

Windows Vista และ Windows 7

ใน Windows Vista แอปพลิเคชัน GDI และ GDI+ จะทำงานภายใต้ Desktop Window Manager (DWM) ซึ่งเร่งความเร็วด้วย GPU ฮาร์ดแวร์ ทำให้การเคลื่อนย้ายหน้าต่างมีความลื่นไหลมากขึ้น

ใน Windows 7 ได้มีการเพิ่มการเร่งความเร็วฮาร์ดแวร์สำหรับปฏิบัติการ Blitting ใน Windows Display Driver Model v1.1 ซึ่งช่วยลดการใช้หน่วยความจำระบบและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของกราฟิก

GDI Printers

GDI Printer หรือ Winprinter คือเครื่องพิมพ์ที่ออกแบบมาเพื่อรับข้อมูลจากคอมพิวเตอร์ที่รัน Windows โดยให้คอมพิวเตอร์เป็นผู้ประมวลผลการพิมพ์ทั้งหมด GDI จะเรนเดอร์หน้ากระดาษเป็น Bitmap แล้วส่งไปยังเครื่องพิมพ์ ซึ่งแตกต่างจากเครื่องพิมพ์ที่มีภาษาควบคุมของตัวเองที่สามารถประมวลผลการเรนเดอร์ได้ภายในตัวเครื่อง