WPF WriteableBitmap
一、什么是WriteableBitmap
概念性的东西挺多的，这里就不一一介绍了，感兴趣的可以直接去查看官方文档，这里主要以用例的形势，介绍WriteableBitmap能给我们带来什么？怎么实现？官方文档：https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.windows.media.imaging.writeablebitmap?redirectedfrom=MSDN&view=windowsdesktop-6.0
简单来说，提供一个可写入的bitmapsource
二、传统的bitmapsource
图像是一次性加载，在界面中使用之后，是一张固定的图片，不可以编辑的，这在绝大多数的程序中足够我们使用，一般我们使用图片作为控件的背景图、待机图等。
三、什么情况下需要使用WriteableBitmap
需要编辑图片的某些区域
图片需要频繁编辑
图片需要精确到像素级别的编辑
以上三种无论哪种情况，都需要使用WriteableBitmap，下面介绍wpf使用WriteableBitmap的具体实例。
编辑图像中指定像素点的颜色
- xaml文件
新建一个页面，其中定义Image控件，Name=img
<Grid x:Name="grid">
<Image Height="450" Width="800" Name="img" Stretch="Uniform"></Image>
<StackPanel>
<Button Content="加载位图" Name="btnLoadBitmap" Click="btnLoadBitmap_Click"/>
<Button Content="全部反色" Name="btnUpdateBitmap" Click="btnUpdateBitmap_Click"/>
<Button Content="部分反色" Name="btnUpdatePartBitmap" Click="btnUpdatePartBitmap_Click"/>
</StackPanel>
</Grid>
- cs类
在load方法中，给img赋予图像源WriteableBitmap
其中bitmapWidth和bitmapHeight变量是图片的宽、高
int bitmapWidth = 50, bitmapHeight = 20;
private void MyWriteableBitmap_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
bitmap = new WriteableBitmap(bitmapWidth, bitmapHeight, 96, 96, PixelFormats.Bgra32, null);
img.Source = bitmap;
}
WriteableBitmap的构造函数，分别为图像宽、图像高，其中96是dpi（可以根据实际情况填写），PixelFormats枚举有很多值，Bgra32，代表的是32位彩色图，即每个像素的颜色由4个字节表示，依次为B、G、R、A
- 生成图片——WritePixels
此时肯定是什么东西都没有，因为这里我们还没有生成图片，这里的图片可以直接用本地图片资源，也可以自己生成图片，这里为了方便后边编辑图片，所以采用手动生成图片的形势
在加载位图按钮的处理事件中，加入以下代码
private void btnLoadBitmap_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
int length = bitmap.BackBufferStride * bitmapHeight;
byte[] buffer = new byte[length];
for (int i = 0; i < length; i += 4)
{
if (i / 4 % 2 == 0)
{
buffer[i] = 0;//B
buffer[i + 1] = 0;//G
buffer[i + 2] = 255;//R
buffer[i + 3] = 255;//A
}
else
{
buffer[i] = 0;//B
buffer[i + 1] = 255;//G
buffer[i + 2] = 0;//R
buffer[i + 3] = 255;//A
}
}
bitmap.WritePixels(new Int32Rect(0, 0, (int)bitmap.Width, (int)bitmap.Height), buffer, bitmap.BackBufferStride, 0);
}
代码解释：length=bitmap.BackBufferStride * bitmapHeight;通过调用bitmap的属性BackBufferStride，可以直接得到Stride，其中Stride就是每一行必须需要的字节数，Stride=bitmapWidth4，本例中就是504=200，因为每一个像素需要4个字节来表示其颜色，乘上bitmapHeight之后，就是整张图片所需要的字节数200*20=4000；
生成颜色：根据%2是否为0，分别赋予不同的颜色（条件无所谓，这里是随便加了个条件，目的是让图片有不同颜色可区分），其中每4个字节表示一个像素，依次为B/G/R/A，
写入图片：最后调用WritePixels方法，将字节流写入，其中第一个参数为Int32Rect（0,0，bitmapWidth，bitmapHeight,buffer,bitmap.BackBufferStride,0）;意思是，从(0,0)点开始填充整张图片，如果想填充某块区域就可以通过修改改Int32Rect参数，这个后边会说。
- 此时运行程序
点击加载位图，如图所示：
我们通过手动编写代码，生成了一张红绿相间的图片，接下来我们就针对这个图片进行编辑 - 将整张图反色处理——Lock、Unlock和AddDirtyRect
在全部反色按钮的事件处理方法中，加入以下代码：
private void btnUpdateBitmap_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Int32Rect rect1 = new Int32Rect(0, 0, bitmapWidth, bitmapHeight);
unsafe
{
var bytes = (byte*)bitmap.BackBuffer.ToPointer();
bitmap.Lock();
//全部反色
for (int i = 0; i < bitmap.BackBufferStride * bitmap.PixelHeight; i += 4)
{
bytes[i] = (byte)(255 - bytes[i]);//B
bytes[i + 1] = (byte)(255 - bytes[i + 1]);//G
bytes[i + 2] = (byte)(255 - bytes[i + 2]);//R
bytes[i + 3] = 255;//A
}
bitmap.AddDirtyRect(rect1);
bitmap.Unlock();
}
}
代码解释：
rect1：为和图片本身相同的矩形
unsafe：由于C#不允许使用指针，所以这里使用unsafe标识不安全代码，如果编译不通过，需要在vs开启允许不安全代码选项即可；
bytes: = (byte*)bitmap.BackBuffer.ToPointer();获取指针
Lock：在进行操作前，先使用Lock方法，锁定后台缓冲区，这时，呈现系统得不到后台缓冲区的数据，因此不发送更新，屏幕不发生变化
修改bytes：通过循环将所有RGB信息取反，
AddDirtyRect:调用bitmap.AddDirtyRect方法，指示代码对后台缓冲区所做的更改，通知呈现系统，缓冲区哪部分发生了改变。
Unlock：解除对后台缓冲区的锁定
运行程序，点击加载位图后，点击全部取反按钮，可以看见，图片发生了变化，如下图所示：
至此，我们完成了对这个图片的编辑，但是我们是编辑了一整幅图像，如果我们只需要编辑某些点的颜色，该怎么处理呢？接下来我们演示
- 编辑指定点集合的颜色
首先我们生成一些需要编辑的点Points，一共是169个点，是从点（8,8）到点（20,20）之间的所有的点。
for (int r = 8; r <= 20; r++)
{
for (int c = 8; c <= 20; c++)
{
Points.Add(new Point(r, c));
}
}
然后我们再部分反色按钮的事件处理方法中，加入以下代码：
private void btnUpdatePartBitmap_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
unsafe
{
var bytes = (byte*)bitmap.BackBuffer.ToPointer();
bitmap.Lock();
foreach (var p in Points)
{
int index = (int)(p.Y * bitmap.BackBufferStride + p.X * 4);
bytes[index] = (byte)(255 - bytes[index]);
bytes[index + 1] = (byte)(255 - bytes[index + 1]);
bytes[index + 2] = (byte)(255 - bytes[index + 2]);
bytes[index + 3] = 255;
}
bitmap.AddDirtyRect(new Int32Rect(8, 8, 12, 12));
bitmap.Unlock();
}
}
代码解释：
不同于上边编辑整张图的是，这里我们根据实际的点坐标，计算得到其对应的BackBuffer中的一组（4个）字节，并对这四个字节进行颜色编辑，
也就是说，编辑某1个点（比如(8,8）），对应的要先找到BackBuffer中的4个字节，方法就是p.Y * bitmap.BackBufferStride + p.X 4，其中bitmap.BackBufferStride代表的是一行所需的字节数，所以p.Y就是得到Y行之前所有的字节数；
然后加上p.X*4,就得到了该点在BackBuffer中对应的地址index
AddDirtyRect：这里我们指定了一个矩形(8,8,12,12)就是对应于我们修改的点集合(8,8)到(20,20)
运行程序，点击加载位图，再点击部分反色，就会出现如下图所示：这样我们就完成了编辑指定点集合的颜色。
总结
WriteableBitmap在需要编辑图片的时候，是非常有效的手段，通过它我们可以做到在内存中直接修改图片的字节流，并自动通知到界面自动刷新，且效率较高，因为不需要每次重新加载图像
关于编辑指定点颜色需要注意的是：
1、确定点集合
2、确定正确的DirtyRect，也就是bitmap.AddDirtyRect的参数rect，意思就是，rect一定要完全包含Points的点，才会生效，所以这个rect一定不可以错，最简单的方式就是点集合中x最小的就是rect的x，y最小的就是rect的y，其中MaxX-MinX=Width，MaxY-MinY=Height，即Int32Rect rect = new Int32Rect(MinX,MinY,MaxX-Minx,MaxY-MinY);
3、lock、Unlock
