Led控件（2）——Led显示屏模拟

这里延续讲Led控件的第三种，即高分辨率的Led显示屏，它是由很多密集的发光二极管组成的阵列，和显示器的像素显示的原理类似。（显示器的像素是一种RGB蜂窝状密集排列）。
类似的例子，例如vs.net里面的图片，光标设计器，可以看到它可以把图片像素放大成密集网格显示。效果如下图所示：


这个控件的实现原理是很直观的，简单描述一下绘制的方法。即首先我们需要准备一个真实的图片作为复制源，称为源图（src bitmap），我们把它复制到led显示屏图片（dest bitmap）中，每个像素被我们放大成一个网格（cell），大小为（cellsize * cellsize)，这些网格的间距是celldistance。一个cell对应的就是一个pixel。在cell的间隙之间，可能是背景色，或者是Grid线。

复制源图的每个像素到一个cell中，我们可以使用bitmap的getpixel，setpixel方法，但是这样做显然效率会非常低下。这种针对精确到像素的操作应该使用指针直接操作内存，首先我们需要获取在内存中的位图数据（BitmapData对象），并将它锁定，亦即告诉操作系统在现在不要移动这块内存。在处理前我们必须理解，位图数据在内存中是一块地址连续的存储区域。

解释一下BitmapData对象提供的两个最重要属性：
1.IntPtr Scan0：这是一个指针，指向数据的第一个像素的第一个通道，也就是说从这向后数，都是像素内容。通道的顺序是BGR，BGR，BGR，...，你必须记住通道的顺序，不要搞错。
2.int Stride：它称为扫描行宽度，这是一个非常关键的概念，它告诉你图片中的每一行在这块内存中占据的字节长度。请注意，基于bitmap的存储方式，这个数字一定是4的倍数，也就是说，一个扫描行需要凑成4字节的整数倍，因此可能在末尾具有一些补0的冗余字节。
因此扫描行宽度可以描述为下面的等式：

stride(字节)=Bitmap.Width(像素)*bpp/8+行尾补0字节数 
(其中bpp为色深度，bits per pixel, 位/像素）

对RGB图像，具有三个通道，每个通道占据1个字节，可理解为：
 stride=Bitmap.Width*3+行尾补0字节数

则行尾补0字节数=4-(Bitmap.Width*3)%4; 

因此了解了以上概念，我们就可以用下面的代码操作像素了，对于一个位于（i,j）位置的像素，它的RGB可以按照如下的下标访问：

//像素（i，j）
byte* p=(byte*)(void*)bmData.Scan0;
p[ stride*j + i*3 ]=(byte);//Blue channel
p[ stride*j + i*3 +1 ]=(byte);//Green channel
p[ stride*j + i*3 +2 ]=(byte);//Red channel

在处理完成以后，必须将bitmapData解锁内存。
由于以上操作需要使用unsafe代码，所以必须在项目属性中设置允许执行不安全代码。否则会编译出错。

现在，可以看一下绘制LedScreen Bitmap的函数：

 1/**//// <summary>
 2/// 创建一个Led显示屏位图
 3/// </summary>
 4/// <param name="srcBitmap">贴图的源图</param>
 5/// <param name="nWidth">显示屏宽度</param>
 6/// <param name="nHeight">显示屏高度</param>
 7/// <param name="drawGrid">是否绘制网格</param>
 8/// <param name="srcX">源图起始坐标x</param>
 9/// <param name="srcY">源图起始坐标y</param>
10/// <param name="cellsize">像素格大小</param>
11/// <param name="celldistance">像素格间距</param>
12/// <returns></returns>
13public static Bitmap CreateLedBitmap(Bitmap srcBitmap,int nWidth,int nHeight,bool drawGrid,int srcX,int srcY,int cellsize,int celldistance)
14{
15    Bitmap bm=new Bitmap(nWidth,nHeight);
16    //这是bm全是黑色的。（都被设置为0）
17    //获得图片的内存
18    BitmapData bmData=bm.LockBits(
19        new Rectangle(0,0,bm.Width,bm.Height),
20        ImageLockMode.ReadWrite,
21        PixelFormat.Format24bppRgb);
22    //扫描行宽度
23    int stride=bmData.Stride;
24
25    //获取源图的bmdata
26    BitmapData srcData=srcBitmap.LockBits(
27        new Rectangle(0,0,srcBitmap.Width,srcBitmap.Height),
28        ImageLockMode.ReadOnly,
29        PixelFormat.Format24bppRgb
30        );
31
32    int strideSrc=srcData.Stride;    //源图的行长度
33    //操作内存的不安全代码段
34    unsafe
35    {
36        byte* p=(byte*)(void*)bmData.Scan0;
37        byte* pSrc=(byte*)(void*)srcData.Scan0;    //源图
38
39        for(int j=srcY;j<srcBitmap.Height;j++)
40        {
41            for(int i=srcX;i<srcBitmap.Width;i++)
42            {
43                int nmin=(cellsize+celldistance)*(j-srcY);
44                int nmax=nmin+cellsize;
45                int mmin=(cellsize+celldistance)*(i-srcX);
46                int mmax=mmin+cellsize;
47                //源图i,j位置的像素复制给一个目标图的一个cell块！
48                for(int n=nmin;(n<nmax && n<bm.Height);n++)
49                {
50                    for(int m=mmin;(m<mmax && m<bm.Width);m++)
51                    {
52                        p[ stride*n + m*3 ]=pSrc[ strideSrc*j + i*3];        //B
53                        p[ stride*n + m*3 +1 ]=pSrc[ strideSrc*j + i*3+1];    //G
54                        p[ stride*n + m*3 +2 ]=pSrc[ strideSrc*j + i*3+2];    //R
55                    }
56                }
57            }
58        }//    </for i>
59    }//    </unsafe>
60    srcBitmap.UnlockBits(srcData);
61    bm.UnlockBits(bmData);
62    return bm;
63}

在上面的函数中，暂时忽略了DrawGrid这个参数。并且我们给出了srcX，srcY，这是源图复制的起始点。这两个参数主要是基于实现ledscreen滚动字幕效果的考虑。例如不断递增srcX，并更新位图，可以实现水平方向的字幕滚动。

下面为demo中的代码，临时创建了一个图片，并把生成的led screen图片显示在一个picurebox中：

1Bitmap bm=new Bitmap(150,24);
2Graphics g=Graphics.FromImage(bm);
3g.FillRectangle(Brushes.DarkGreen,0,0,bm.Width,bm.Height);
4SolidBrush brush=new SolidBrush(Color.FromArgb(20,255,20));
5g.DrawString("hello cnblogs!",new Font("Arial",9f),brush,1,1);
6g.Dispose();
7Bitmap bm2=FigFactory.CreateLedBitmap(bm,750,120,false,0,0,5,3);
8this.pictureBox1.Image=bm2;

对于vs.net中的图片编辑器来说，它相当于celldistance=1的情况，并且在cell的间隔之间绘制了Grid，我发现这些grid线是由两种颜色交替而组成的，因此这可以保证Grid线不会被任何颜色遮盖住。

下面是源代码的下载链接。我原来以为这个代码直接复制就可以用了，但是考虑到一些朋友还是向我提出一些问题。我把原来项目的代码上传并发在这里。这个里面不仅有这个led“走马灯”效果，也包含我一些分形图形有关的代码。
（源代码下载):
https://files.cnblogs.com/hoodlum1980/FractalMaker.rar