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Qt中10倍提升动态截屏及渲染60帧/秒

news 来源：原创 2025/7/27 19:16:48

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：
1. 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。

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);

在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述
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。

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代码说明： 连接 Neo4j 数据库： 使用 py2neo.Graph 连接到 Neo4j 数据库。确保替换 uri、username 和 password 为你的实际配置。 Cypher 查询： 查询数据库中的节点和关系，限制返回的记录数（例如 LIMIT 100&#xff09…...

编程日记 2025/7/23 14:47:47

Android Compose 框架隐式动画之过渡动画深入剖析(二十六)

Android Compose 框架隐式动画之过渡动画深入剖析一、引言在移动应用开发领域，用户体验始终是至关重要的。动画效果作为提升用户体验的关键元素，能够为应用增添生动性和交互性。Android Compose 作为现代 Android UI 工具包，为开发者提供…...

编程日记 2025/7/26 14:49:02

esp32s3聊天机器人（三）

先放上最新的硬件图添加了按钮、600毫安锂电池和充电板关于 sherpa-onnx 语音生成的打断按说明实现了一下，但是偶尔还是有问题，毕竟不是直接立刻打断生成 private int OnAudioData(nint samples, int n){//Console.WriteLine("OnAudioData n…...

编程日记 2025/7/20 1:32:28

超融合服务器是什么

超融合服务器的定义与背景超融合服务器（Hyperconverged Infrastructure, HCI）是一种通过软件定义技术，将计算、存储、网络和虚拟化功能整合到单一硬件平台中的IT基础设施解决方案。其核心目标是通过资源的高度集成和统一管理，简…...

编程日记 2025/7/27 14:26:25

Rust从入门到精通之精通篇：22.Unsafe Rust 详解

Unsafe Rust 详解在 Rust 的设计哲学中，安全性是核心原则之一。Rust 的所有权系统、借用检查器和类型系统共同保证了内存安全和线程安全。然而，有些底层操作无法通过 Rust 的安全检查机制进行验证，这就是 unsafe Rust 存在的原因。在本章中，我们将深入探讨 unsafe Rust，…...

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Qt中10倍提升动态截屏及渲染60帧/秒

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