Windows 10 夜灯是如何实现的？

Question

Windows 10 具有更改屏幕色温的功能，称为夜灯。这是一种减少蓝光的功能。

我想使用 Windows API 在 C++ 中实现此功能的克隆。但不知道该怎么做。

• 如何使用 win api 访问屏幕并更改其在系统范围内显示的内容？它必须是资源高效的。
• 我们能否仅将其应用于给定窗口，而不是整个屏幕？

Answer 1

操作系统允许你做它自己做的事情并不总是一个有效的期望。仅仅因为“操作系统应该能够访问屏幕”并不意味着你（在用户空间中）应该能够做到这一点。并且可以肯定的是，在 Windows 下，您没有不受限制的屏幕访问，尤其是因为 DRM：有一个 protected media path (PMP) 用于受保护的视频和音频内容，您将无法从任意进程中嗅探它。

因此：无论您通过访问屏幕内容实现的任何夜灯，一旦显示任何受保护的内容（例如来自 Netflix、Hulu、Youtube Red、系统 DVD 播放器、蓝光播放器等。要绕过 PMP，您需要编写驱动程序，使用 EV 代码签名证书对其进行签名，然后将其提交给自动 attestation signing by Microsoft。而且你不敢把它放到网络上，因为微软会将该驱动程序列入黑名单（即它在内核中的存在会导致使用 PMP 的应用程序拒绝播放受保护的内容），而且可能很快。

除此之外，Windows 可以通过多种方式实现它，但我们不在乎，因为我们没有编写 Windows Night Light 组件的直接替代品。我们只能访问用户空间。下面是我们要处理的内容：

1. Windows 本身使用“伽马渐变”系统执行显示器色彩空间校准：一个查找表，过去主要用于显示器响应的线性化，随后用作厨房水槽。这些 API 分为三代：

   • 最兼容旧版的方式是使用自 Windows 2000 起支持的 Windows Color System API。要使用的函数是 SetDeviceGammaRamp。有一个警告：Windows 不允许过度压缩颜色，而且它允许的内容非常随意。如果您尝试做“太多”，这一系列 API 可能会失败。

   • 另一个高度兼容的 API 将在 Direct3D 9 中（从 Windows 98 和 XP 开始可用）。提供SetGammaRamp，数据表格式与上述SetDeviceGammaRamp相同。

   • 另一个高度兼容的 API 将位于 Direct3D 10-12 的 DirectX Graphics Interface - DXGI，特别是 IDXGIOutput::SetGammaControl。此版本从 Windows Vista 开始可用，因此在当前 (2020) 支持的 Windows 版本上可用。

2. 下一个最兼容的方法是使用Magnification API。

3. 最后一种方法（仅在您自己的应用程序窗口上工作）是应用shader to your window。

Answer 2

这可以使用色彩校正方案来模拟。有这个开源项目，DisplayCAL。它是一种校准器，可用于其他目的，还允许使用各种校准器设备。本质上，所有图形输出设备都设计了一个数字滤波器，它将源 RGB 转换为屏幕 RGB，并且有可能对其进行更改。 Linux 在某些发行版中有类似的东西。

Answer 3

Microsoft 提供了Monitor Configuration functions，它使用Display Data Channel Command Interface (DDC/CI) 将命令发送到监视器。虽然我不确定他们是这样做的，但这似乎是最有可能的方法。

此 API 与物理监视器句柄一起使用，这意味着它适用于整个监视器的屏幕，而不是监视器上显示的单个窗口。

您可以使用监视器配置功能来获取信息 从监视器和更改监视器的设置。你可以使用这些 功能：

• 更改显示器的几何设置，例如显示器的宽度和高度。
• 更改图像设置，例如亮度和对比度。
• 将显示器的设置重置为出厂默认设置。
• 对显示器进行消磁。

在内部，监视器配置函数使用显示数据 用于向监视器发送命令的通道命令接口 (DDC/CI)。

监视器配置主题提到：

要开发监视器配置，您需要这些标头：

• highlevelmonitorconfigurationapi.h
• lowlevelmonitorconfigurationapi.h
• physicalmonitorenumerationapi.h

查看包含函数列表的 Windows 应用程序开发主题 Monitor Configuration Functions，您可能会发现其中一些有用。

• GetMonitorBrightness() - GetMonitorBrightness function (highlevelmonitorconfigurationapi.h)
• GetMonitorColorTemperature() - GetMonitorColorTemperature function (highlevelmonitorconfigurationapi.h)
• GetMonitorContrast() - GetMonitorContrast function (highlevelmonitorconfigurationapi.h)
• SetMonitorBrightness() - SetMonitorBrightness function (highlevelmonitorconfigurationapi.h)
• SetMonitorColorTemperature() - SetMonitorColorTemperature function (highlevelmonitorconfigurationapi.h)
• SetMonitorContrast() - SetMonitorContrast function (highlevelmonitorconfigurationapi.h)

上述所有高级监视器配置 API 函数似乎都有以下要求：

支持的最低客户端 Windows Vista [仅限桌面应用]

支持的最低服务器 Windows Server 2008 [仅限桌面应用]

目标平台窗口

头文件 highlevelmonitorconfigurationapi.h

库 Dxva2.lib

DLL Dxva2.dll

它们都需要通过GetPhysicalMonitorsFromHMONITOR() 或GetPhysicalMonitorsFromIDirect3DDevice9() 函数获得的物理监视器句柄。