关于Windows高DPI的一些简单总结

我们知道，关于高DPI的支持， Windows XP时代就开始有了, 那时关于高DPI的支持比较简单， 但是从Vista/Win7 到现在Win8 /Win8.1， Windows关于高DPI的支持已经发生了很大的变化， 下面我们依次简单介绍下。

如果说以前XP时代我们还有理由不关注高DPI，  那么在移动设备时代和大显示器的高分辨率时代， 我们就没有理由不关注高DPI了， 比如Surface Pro的分辨率是1920x1080， 这种情况下如果系统我们不设置高DPI， 基本上就没法触摸和操作了，所以现在普通程序对高DPI的支持已经成为趋势了。

什么DPI？ 全称是dots per inch (DPI)， 也就是每英寸的点数，在显示器上就是每英寸的像素个数，Window上一般默认是96 dpi 作为100% 的缩放比率， 但是要注意的是该值未必是真正的显示器物理值， 只是Windows里我们的一个参考标准。

下面我们思考为什么DPI设置高了之后， 我们看到的字体会变大？ 因为系统字体是是以固定大小（宋体10号字，物理尺寸为（10/72）英寸)设计的， 当我们DPI设置高了之后 ，说明该字体要占有更多的像素， 在屏幕分辨率不变的前提下， 看起来也就大了。所以如果我们设置高DPI，通常也意味着我们的显示器是高分辨率， 里面的字体看起来太小了， 我们需要提高DPI来把内容放大。

那么我们的程序如何才能支持高DPI？ 对于高DPI的支持， 不同操作系统有不同的方案。通常来说如果我们程序支持高DPI， 意味着我们要对绘画的内容进行相应的放大， 比如字体，图片和控件等。当然， 如果我们用的是系统字体（比如GetStockObject(DEFAULT_GUI_FONT)）, 那么这种情况下我们不用操心， 因为系统会对该字体在高DPI时进行相应的放大； 如果我们是用CreateFont自己创建的字体， 那就要我们自己对该字体进行放大了。

下面我们看XP是如何对高DPI进行支持的？ 

XP对高DPI的支持比较差劲， 大部分情况下就是字体的放大， 当然我们程序也可以通过GetDeviceCaps(hDC, LOGPIXELSX)获取DPI后自己对绘画的内容进行缩放。

下面我们看Vista/Win7/Win8是如何对高DPI进行支持的？

我们知道Vista/Win7我们可以禁止DWM（Desktop Window Manager）， 该模式我们称之为Basic模式， 这种模式下的高DPI效果和XP一样。

对于DWM没有禁掉的情况， Vista/Win7/Win8 对高DPI的支持又分为2种情况， 具体看下图： 

一种XP风格的高DPi支持， 这种方式我们上面讨论过了；

还有一种是通过 DWM 虚拟化支持的 高DPI方式， 下面我们讨论下该方式: 

该种方式的高DPI支持是通过DWM的缩放实现的， 具体过程是这样的， 比如我们当前系统的DPI是200%， 我们程序运行时，系统会告诉你当前DPI仍然是96（100%）， 所以我们程序会仍然按照100%的方式进行绘画， 但是但是系统给我们的坐标是根据DPI缩小过后的（也就是我们对窗口调用GetWindowRect或是通过GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN)得到的大小会比实际大小减半） ， 当我们画完之后， DWM再对整个窗口进行200% 放大后画到屏幕上， 这样看起来我们的程序就自动支持高DPI了。

 这种方式看起来很美妙， 但是它也有缺点， 主要是经过缩放后的内容看起来会变模糊， 比如文字会有明显的锯齿。

既然DWM虚拟化用户效果有时不是那么好， 那么我们很多时候可能会自己支持高DPI， 如何让我们的程序禁用该效果？

事实上我们可以对每个进程对DWM虚拟化的支持进行设置和查询， 系统给我们提供了2个APi： SetProcessDPIAware和 IsProcessDPIAware， 通过调用SetProcessDPIAware， 我们告诉系统不要对我们的程序进行DWM虚拟化。

这里还有特殊情况也提一下： 我们在高DPI下通过窗口句柄取到的坐标信息是和目标程序是否支持DWM虚拟化相关联的， 我们对其他支持DWM虚拟化的程序窗口调用GetWindowRect， 取到的坐标也是经过DWM缩放后的坐标； 对禁用DWM虚拟化程序的窗口调用GetWindowRect, 取到的坐标则是没有经过缩放的原始坐标。

 最后我们再讨论下Win8.1 对高DPI的支持, WIn8.1对高DPi以3种方式支持 Process_DPI_Awareness ： 

 

typedef enum _Process_DPI_Awareness {
  Process_DPI_Unaware            = 0,
  Process_System_DPI_Aware       = 1,
  Process_Per_Monitor_DPI_Aware  = 2
} Process_DPI_Awareness;

下面我们依次讨论这3种方式： 

 

第一种Unaware, 该种方式是告诉系统， 我的程序不支持DPI aware, 请通过DWM虚拟化帮我们实现。 该方式和上面Win7/Win8对高DPI的支持的实现基本一样，主要区别是它通过GetWindowRect取到的坐标都是经过DWM缩放后的， 无论对方窗口是不是支持DWM虚拟化。

第二种方式是System DPI aware， 该方式下告诉系统， 我的程序会在启动的显示器上自己支持DPI aware, 所以不需要对我进行DWM 虚拟化。 但是当我的程序被拖动到其他DPI不一样的显示器时， 请对我们先进行system DWM虚拟化缩放。

第三种方式是Per Monitor DPI aware, 该方式是告诉系统， 请永远不要对我进行DWM虚拟化，我会自己针对不同的Monitor的DPi缩放比率进行缩放。

再介绍下相关API：

SetProcessDpiAwareness：设置当前进程对高DPi的支持方式

GetProcessDpiAwareness：查询某个进程对高DPI的支持方式

GetDpiForMonitor： 获取某个Monitor的DPI

WM_DPICHANGED：当某个程序窗口被拖到另外一个DPI的Monitor时收到

最后，简单总结下， 从上面我们可以看到微软在不同操作系统上对高DPI支持的改进线路，很多方面也体现了他们对老程序兼容性上的考虑， DWM虚拟化虽然很简单， 却丢失了用户体验。  

PS， 我在我机器上测试发现，桌面程序基本上只有微软自己的程序能做到在高DPI下完美支持， 其他大部分程序（即使如Chrome）也是通过DWM虚拟化实现的高DPI支持。当然现在WPF和Window store App基本上都是内置支持高DPI的。

统计下， 你们的程序支持高DPI吗？ 

参考资料：Writing DPI-Aware Desktop and Win32 Applications

                  High DPI Settings in Windows