Qt中10倍提升动态截屏及渲染60帧/秒
Qt中10倍提升动态截屏及渲染60帧/秒
- 理解模态窗口和非模态窗口
在C++中，窗口的**模态（Modal）和非模态（Modeless）**显示是两种不同的对话框或窗口行为模式，主要区别体现在用户交互和程序流程控制上。以下是它们的核心区别：- 模态窗口（Modal）
阻塞父窗口：
模态窗口会阻止用户与父窗口（或其他程序窗口）交互，直到该模态窗口关闭。例如，文件保存对话框通常是模态的。
- 模态窗口（Modal）
同步执行：
代码会暂停在打开模态窗口的位置，等待窗口关闭后才继续执行后续逻辑。
常见用途：
必须用户响应的关键操作（如确认对话框、文件选择框等）。
实现方式：
- Win32 API：DialogBox() 或 MessageBox()。
- MFC：CDialog::DoModal()。
- Qt：QDialog::exec()。
// Win32 模态对话框示例
DialogBox(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDD_DIALOG1), hParentWnd, DialogProc);
// MFC 模态对话框
CMyDialog dlg;
dlg.DoModal(); // 阻塞在此，直到对话框关闭
- 非模态窗口（Modeless）
非阻塞父窗口：
非模态窗口允许用户同时与父窗口和其他窗口交互，例如工具栏或查找替换对话框。
异步执行：
窗口打开后代码继续执行，不等待窗口关闭。
常见用途：
需要持续交互的辅助窗口（如工具面板、实时预览窗口等）。
实现方式：
-
Win32 API：CreateDialog() + 消息循环处理。
-
MFC：CDialog::Create() + ShowWindow()。
-
Qt：QDialog::show()。
// Win32 非模态对话框示例
HWND hDlg = CreateDialog(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDD_DIALOG1), hParentWnd, DialogProc);
ShowWindow(hDlg, SW_SHOW);
// MFC 非模态对话框
CMyDialog* pDlg = new CMyDialog();
pDlg->Create(IDD_DIALOG1, this);
pDlg->ShowWindow(SW_SHOW);
- 动态截屏为什么不能直接使用grabWindow
WId targetWid = reinterpret_cast(hwnd);
QPixmap windowPixmap = screen->grabWindow(targetWid); 通个该方法获取程序界面 但是单击程序子对象 会弹出非模态窗口显示的界面 无法被截取到.
- 合成截屏方案【低效】
解决方案：捕获所有子窗口并合成图像 - 获取目标窗口及其所有子窗口
使用Windows API遍历目标窗口的所有子窗口（包括非模态弹窗）：
#include <windows.h>
#include <vector>
// 回调函数枚举所有子窗口
BOOL CALLBACK EnumChildProc(HWND hwnd, LPARAM lParam) {
std::vector<HWND>* handles = reinterpret_cast<std::vector<HWND>*>(lParam);
if (IsWindowVisible(hwnd)) { // 仅处理可见窗口
handles->push_back(hwnd);
}
return TRUE;
}
std::vector<HWND> getAllChildWindows(HWND parent) {
std::vector<HWND> children;
EnumChildWindows(parent, EnumChildProc, reinterpret_cast<LPARAM>(&children));
return children;
}
- 截取每个窗口的内容
对主窗口和每个子窗口分别截图，并记录其屏幕位置：
#include <QScreen>
#include <QGuiApplication>
#include <QWindow>
QPixmap captureWindowWithChildren(WId targetWid) {
QScreen* screen = QGuiApplication::primaryScreen();
HWND hwnd = reinterpret_cast<HWND>(targetWid);
// 获取主窗口截图
QPixmap mainPixmap = screen->grabWindow(targetWid);
// 获取所有子窗口
std::vector<HWND> childHandles = getAllChildWindows(hwnd);
// 遍历子窗口并截图
for (HWND childHwnd : childHandles) {
WId childWid = reinterpret_cast<WId>(childHwnd);
QWindow* childWindow = QWindow::fromWinId(childWid);
if (childWindow) {
// 获取子窗口在屏幕中的位置
RECT rect;
GetWindowRect(childHwnd, &rect);
QPoint childPos(rect.left, rect.top);
// 截取子窗口内容
QPixmap childPixmap = screen->grabWindow(childWid);
// 将子窗口内容绘制到主截图中
QPainter painter(&mainPixmap);
painter.drawPixmap(childPos - mainPixmap.rect().topLeft(), childPixmap);
}
}
return mainPixmap;
}
- 处理窗口层级和覆盖
若子窗口有重叠，需按Z序（从底到顶）绘制，确保正确覆盖：
// 修改回调函数获取Z序列表
std::vector<HWND> getAllChildWindowsOrdered(HWND parent) {
std::vector<HWND> children;
HWND hwnd = GetWindow(parent, GW_CHILD);
while (hwnd) {
if (IsWindowVisible(hwnd)) {
children.push_back(hwnd);
}
hwnd = GetWindow(hwnd, GW_HWNDNEXT); // 按Z序获取
}
return children;
}
- 使用高级API处理复杂内容
对使用DirectComposition或透明效果的窗口，使用PrintWindow API：
QPixmap captureWithPrintWindow(HWND hwnd) {
RECT rect;
GetWindowRect(hwnd, &rect);
int width = rect.right - rect.left;
int height = rect.bottom - rect.top;
QImage image(width, height, QImage::Format_ARGB32);
HDC hdc = GetWindowDC(hwnd);
HDC memdc = CreateCompatibleDC(hdc);
HBITMAP hbitmap = CreateCompatibleBitmap(hdc, width, height);
SelectObject(memdc, hbitmap);
// 使用 PW_RENDERFULLCONTENT 捕获所有内容（Windows 8+）
PrintWindow(hwnd, memdc, PW_RENDERFULLCONTENT);
BITMAPINFOHEADER bi = { sizeof(BITMAPINFOHEADER), width, height, 1, 32, BI_RGB };
GetDIBits(memdc, hbitmap, 0, height, image.bits(), (BITMAPINFO*)&bi, DIB_RGB_COLORS);
DeleteObject(hbitmap);
DeleteDC(memdc);
ReleaseDC(hwnd, hdc);
return QPixmap::fromImage(image);
}
完整调用示例
// 主函数调用
HWND targetHwnd = ...; // 目标窗口句柄
WId targetWid = reinterpret_cast<WId>(targetHwnd);
QPixmap result = captureWindowWithChildren(targetWid);
result.save("capture.png");
关键注意事项
窗口可见性检查：通过IsWindowVisible过滤隐藏窗口。
坐标转换：确保子窗口位置相对于主窗口正确偏移。
性能优化：若窗口频繁更新，考虑缓存或增量截图。
DPI适配：处理高DPI缩放，使用GetDpiForWindow和Qt::AA_EnableHighDpiScaling。
通过上述方法，可确保非模态子窗口的内容被正确捕获并合成到主截图中。
- 通个直接访问显卡内存高效完成操作**[高效方案设计思路]**
3.1. 使用DXGI Desktop Duplication API
直接捕获整个屏幕的帧，避免逐个窗口截图，利用GPU加速。
3.2基于窗口位置裁剪区域
通过目标窗口及其子窗口的屏幕坐标，从全屏帧中提取所需内容。
3.3多线程缓存与合成
主线程捕获全屏帧，子线程处理坐标计算和图像裁剪，减少单帧延迟。
步骤1：初始化DXGI捕获（仅需一次）
#include <dxgi1_2.h>
#include <d3d11.h>
ID3D11Device* d3dDevice = nullptr;
ID3D11DeviceContext* d3dContext = nullptr;
IDXGIOutputDuplication* duplication = nullptr;
bool initDxgiCapture() {
// 创建D3D设备
D3D_FEATURE_LEVEL featureLevel;
HRESULT hr = D3D11CreateDevice(
nullptr, D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE, nullptr, 0,
nullptr, 0, D3D11_SDK_VERSION, &d3dDevice, &featureLevel, &d3dContext
);
if (FAILED(hr)) return false;
// 获取DXGI输出
IDXGIOutput* output;
IDXGIAdapter* adapter;
DXGI_OUTPUT_DESC outputDesc;
if (SUCCEEDED(d3dDevice->QueryInterface(__uuidof(IDXGIAdapter), (void**)&adapter))) {
if (SUCCEEDED(adapter->EnumOutputs(0, &output))) {
output->GetDesc(&outputDesc);
IDXGIOutput1* output1;
output->QueryInterface(__uuidof(IDXGIOutput1), (void**)&output1);
output1->DuplicateOutput(d3dDevice, &duplication);
output1->Release();
}
adapter->Release();
}
return duplication != nullptr;
}
步骤2：异步捕获全屏帧（每帧调用）
#include <QtConcurrent/QtConcurrent>
QPixmap dxgiFrame; // 全局帧缓存
QMutex frameMutex;
void captureFrameAsync() {
QtConcurrent::run([&]() {
DXGI_OUTDUPL_FRAME_INFO frameInfo;
IDXGIResource* resource = nullptr;
HRESULT hr = duplication->AcquireNextFrame(0, &frameInfo, &resource);
if (hr == DXGI_ERROR_WAIT_TIMEOUT) return;
if (SUCCEEDED(hr)) {
ID3D11Texture2D* texture;
resource->QueryInterface(__uuidof(ID3D11Texture2D), (void**)&texture);
D3D11_TEXTURE2D_DESC desc;
texture->GetDesc(&desc);
desc.Usage = D3D11_USAGE_STAGING;
desc.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_READ;
ID3D11Texture2D* stagingTexture;
d3dDevice->CreateTexture2D(&desc, nullptr, &stagingTexture);
d3dContext->CopyResource(stagingTexture, texture);
D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mapped;
d3dContext->Map(stagingTexture, 0, D3D11_MAP_READ, 0, &mapped);
QImage image(desc.Width, desc.Height, QImage::Format_RGBA8888);
for (int y = 0; y < desc.Height; ++y) {
memcpy(image.scanLine(y), (BYTE*)mapped.pData + y * mapped.RowPitch, desc.Width * 4);
}
d3dContext->Unmap(stagingTexture, 0);
stagingTexture->Release();
resource->Release();
duplication->ReleaseFrame();
QMutexLocker locker(&frameMutex);
dxgiFrame = QPixmap::fromImage(image);
}
});
}
步骤3：实时裁剪目标窗口区域
// 缓存窗口位置（每100ms更新一次，避免频繁调用）
QTimer* updateTimer = new QTimer;
std::vector<QRect> windowRegions; // 主窗口和子窗口的区域
updateTimer->start(100); // 100ms更新一次窗口位置
QObject::connect(updateTimer, &QTimer::timeout, [targetHwnd]() {
HWND hwnd = reinterpret_cast<HWND>(targetHwnd);
windowRegions.clear();
// 主窗口区域
RECT rect;
GetWindowRect(hwnd, &rect);
windowRegions.push_back(QRect(rect.left, rect.top, rect.right - rect.left, rect.bottom - rect.top));
// 子窗口区域（遍历并过滤）
EnumChildWindows(hwnd, [](HWND hwnd, LPARAM lParam) -> BOOL {
if (IsWindowVisible(hwnd)) {
RECT rect;
GetWindowRect(hwnd, &rect);
auto regions = reinterpret_cast<std::vector<QRect>*>(lParam);
regions->push_back(QRect(rect.left, rect.top, rect.right - rect.left, rect.bottom - rect.top));
}
return TRUE;
}, reinterpret_cast<LPARAM>(&windowRegions));
});
// 合成最终图像（每帧调用）
QPixmap getTargetPixmap() {
QMutexLocker locker(&frameMutex);
if (dxgiFrame.isNull()) return QPixmap();
QPixmap result(dxgiFrame.size());
result.fill(Qt::transparent);
QPainter painter(&result);
for (const QRect& region : windowRegions) {
painter.drawPixmap(region, dxgiFrame, region);
}
return result;
}
性能优化关键点
-
GPU加速捕获
DXGI直接访问显存，比grabWindow或PrintWindow快10倍以上。 -
异步线程模型
分离捕获和合成线程，避免阻塞主循环。 -
减少窗口位置更新频率
每100ms更新一次窗口位置，而非每帧更新。 -
内存复用
复用全局QPixmap和纹理对象，避免重复分配内存。
注意事项
仅支持Windows 8+
DXGI Desktop Duplication需要较新的系统。
多显示器适配
需根据目标窗口所在显示器选择对应的IDXGIOutput。
管理员权限
部分系统要求进程具有管理员权限才能捕获其他窗口。
此方案通过底层API和异步处理，显著提升了截图性能，完全可满足60FPS需求。