Windows 位图
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2.1.1 CreateCompatibleBitmap 3
第1章简介
下图显示了三种位图：DFB、DDB、DIB。
图1.1
1.1 DFB
DFB（Device-format bitmap）是设备格式位图。假如设备是显示器，那么DFB就在显卡内存中。DFB格式并没有统一的标准，所以直接访问DFB并不是一个明智的做法。事实上，在Windows系统里一般是无法直接访问DFB的，程序员常常使用设备的HDC与之联系，如下面的三行代码将在屏幕上绘制一个矩形，其实质就是通过屏幕的HDC访问DFB，往显存里绘制了一个矩形。
HDC hDC = GetDC(NULL); //获得屏幕的 HDC
Rectangle(hDC,200,100,50,90); //绘制一个矩形
ReleaseDC(NULL,hDC); //释放 HDC
1.2 DDB
DDB（Device-dependent bitmap）是设备相关位图，其实就是HBITMAP。笔者认为它存在的理由之一就是：通过HDC访问DFB的效率有时太低了。它叫设备相关位图是因为它的内部格式与DFB是有关系的，保证了与DFB相互转换、传输时的高效率。
访问DDB的方法有三种：
1、通过内存HDC；
2、分配内存，通过GetDIBits获取位图数据，通过SetDIBits将修改后的位图数据写入HBITMAP；
3、创建DDB时获取位图数据的首地址，这样就可以直接访问位图了。不过这种方法创建的位图实质上已经不是DDB了，它不再与DFB有关联，相互转换时不能保证最高的效率。
DDB与DFB可通过BitBlt等函数相互转换、传输。
1.3 DIB
DDB的格式随DFB的格式而变，如果需要根据不同的DDB格式编写不同的代码去操纵一个像素，那将是程序员的恶梦。这个时候就需要DIB了。
DIB（Device-independent bitmap）是设备无关位图，是程序员访问DDB时的位图标准格式。知道了这个格式就可以对位图中的单个像素进行高效的操作了。DIB位图读写完毕后，可通过API函数将其转换为DDB。
DIB的实质就是一种位图格式，而且它基本上就是.bmp文件格式。所以，把DIB理解为加载进内存中的.bmp文件也是可以的。
DIB通过GetDIBits、SetDIBits访问DDB。
DIB通过SetDIBitsToDevice等函数可直接访问DFB。因为格式不同，所以需要大量的转换，不能保证高效性。
第2章相关API
2.1 创建
创建位图的API有5个：
CreateBitmap
CreateBitmapIndirect
CreateCompatibleBitmap
CreateDIBitmap
CreateDIBSection
下面逐个介绍
2.1.1 CreateCompatibleBitmap
使用示例：
HDC hDC = GetDC(NULL);
HBITMAP hBmp = CreateCompatibleBitmap(hDC,100,50);
第一行代码获取屏幕的 hDC；
第二行代码将创建与屏幕兼容的DDB位图，其大小为100×50。
hBmp与hDC兼容的含义就是其格式尽量与hDC的DFB保持一致，这样在与DFB相互转换、传输时效率就会比较高。
2.1.2 CreateBitmap
此函数的声明如下：
HBITMAP CreateBitmap(int nWidth, //位图宽，单位：像素
int nHeight, //位图高，单位：像素
UINT cPlanes, //位图颜色面数
UINT cBitsPerPel, //一个像素的比特数
CONST VOID *lpvBits); //对像素进行初始化
它的实质就是创建了一个三维数组。数组大小为：nWidth×nHeight×cPlanes，数组中的每个元素代表一个像素，每个像素占用的比特数为cBitsPerPel。
如果要对三维数组进行初始化，请指定参数lpvBits。
现在再来看看上一节的代码：
HBITMAP hBmp = CreateCompatibleBitmap(hDC,100,50);
它可以被CreateBitmap函数代替，具体代码如下：
HBITMAP hBmp = CreateBitmap(100,50
,GetDeviceCaps(hDC,PLANES)
,GetDeviceCaps(hDC,BITSPIXEL)
,NULL);
2.1.3 CreateBitmapIndirect
CreateBitmapIndirect是CreateBitmap的简化版本，如下面的代码：
BITMAP bm;
CreateBitmapIndirect(&bm);
等价于下面的代码：
CreateBitmap(bm.bmWidth,bm.bmHeight
,bm.bmPlanes,bm.bmBitsPixel,bm.bmBits);
2.1.4 CreateDIBitmap
CreateDIBitmap不是创建一个DIB位图，而是创建一个DDB位图，然后用DIB位图数据对这个DDB位图进行初始化。其声明如下：
HBITMAP CreateDIBitmap(HDC hdc,
CONST BITMAPINFOHEADER *lpbmih, //指定位图的宽和高
DWORD fdwInit, //是否初始化
CONST VOID *lpbInit, //DIB像素数据首地址
CONST BITMAPINFO *lpbmi, //DIB信息及颜色表）
UINT fuUsage); //DIB_RGB_COLORS
它等效于如下代码，即首先创建DDB位图，然后再根据DIB位图数据对其进行初始化。
HBITMAP hBmp = CreateCompatibleBitmap(hDC
,lpbmi->biWidth,labs(lpbmi->biHeight));
if(CBM_INIT==fdwInit)
{
SetDIBits(hDC,hBmp,0,labs(lpbmi->biHeight),lpbInit,lpbmi,fuUsage);
}
2.1.5 CreateDIBSection
以上创建的位图都是DDB位图，CreateDIBSection创建的将是一个DIB位图，其声明如下：
HBITMAP CreateDIBSection(
HDC hdc, // handle to device context
CONST BITMAPINFO *pbmi,
// pointer to structure containing bitmap size,
// format, and color data
UINT iUsage, // color data type indicator: RGB values or
// palette indexes
VOID **ppvBits, // pointer to variable to receive a pointer to
// the bitmap's bit values
HANDLE hSection, // optional handle to a file mapping object
DWORD dwOffset // offset to the bitmap bit values within the
// file mapping object
);
第1个参数hdc一般没什么用，仅当iUsage为DIB_PAL_COLORS时才会用到它；
第2个参数pbmi指定了DIB位图的宽度、高度、颜色位及颜色表；
第3个参数iUsage说明了颜色表中的颜色含义。iUsage为DIB_RGB_COLORS时，颜色表中的颜色是RGB格式；iUsage为DIB_PAL_COLORS时，颜色表中的颜色是索引值，这个时候就需要用第1个参数hdc将索引值转换为RGB值；
第4个参数ppvBits是一个输出参数，*ppvBits是一个void*，它指向了DIB像素数据的首地址。也就是说CreateDIBSection会为DIB位图分配内存，然后把像素数据首地址通过ppvBits传出来，程序员根据此地址即可对DIB位图进行操作。
最后两个参数一般不用，直接设置为NULL和0即可。
2.1.6 小结
CreateCompatibleBitmap是最简单且经常用到的；
CreateBitmap是最正规的；
CreateBitmapIndirect是CreateBitmap的简化版；
CreateDIBitmap在创建DDB位图后，用DIB位图进行初始化；
CreateDIBSection最特殊，它创建的不是DDB，而是DIB。也只有它能获得位图数据的地址，能够对位图数据进行直接操作。
2.2 查询
给定一个HBITMAP hBmp，如何得知它的宽度、高度等信息？答案就是使用GetObject函数，其示例代码如下：
BITMAP bm;
GetObject(hBmp,sizeof(bm),&bm);
此时：
bm.bmWidth; //位图宽度，单位：像素
bm.bmHeight; //位图高度，单位：像素。如果是DIB，它可能为负
bm.bmWidthBytes; //位图一行的字节数
bm.bmPlanes; //位图颜色面数
bm.bmBitsPixel; //每个像素的比特数
bm.bmBits; //如果是DIB，它就是位图数据的地址，否则为NULL
只有通过CreateDIBSection获得的HBITMAP，它对应的bm.bmBits才不为NULL。此时，下面的代码将获得更加详细的信息：
DIBSECTION ds;
GetObject(hBmp,sizeof(ds),&ds);
DIBSECTION 的定义请参考 MSDN。
2.3 载入DIB
LoadBitmap 从资源里载入位图
LoadImage 从资源或文件里载入位图
2.4 访问位图数据
GetBitmapBits和SetBitmapBits可用于访问位图中的像素数据。这两个函数不能获得颜色表，属于过时的函数。
GetDIBits和SetDIBits是GetBitmapBits和SetBitmapBits的升级版本，它们增加了处理颜色表的功能。
2.5 位图传输
位图传输主要有如下几个函数
BitBlt
MaskBlt
PlgBlt
StretchBlt
TransparentBlt
上面的函数StretchBlt，可以用SetStretchBltMode设置模式，用GetStretchBltMode获取模式。
上面几个函数都是在两个HDC之间传输位图，下面两个函数是将DIB位图直接传输到HDC上：
SetDIBitsToDevice
StretchDIBits
第3章示例代码
3.1 屏幕拷贝
Windows系统里，按下 Print Screen 键即可将屏幕位图拷贝到剪贴板中。下面是实现此功能的 MFC 代码：
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HBITMAP CaptureScreen() { int cx = GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN); int cy = GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN); HDC hDC = GetDC(NULL); HBITMAP hBmp = CreateCompatibleBitmap(hDC,cx,cy); HDC hMem = CreateCompatibleDC(hDC); HGDIOBJ hBmpOld = SelectObject(hMem,hBmp); BitBlt(hMem,0,0,cx,cy,hDC,0,0,SRCCOPY); SelectObject(hMem,hBmpOld); DeleteDC(hMem); ReleaseDC(NULL,hDC); return hBmp; }
void BmpToClipboard(HBITMAP hBmp) { if(OpenClipboard(NULL)) { EmptyClipboard(); SetClipboardData(CF_BITMAP,hBmp); CloseClipboard(); } }
void BmpToFile(HBITMAP hBmp,WORD wBitsPixel,LPCTSTR szFile) { BITMAP bm; GetObject(hBmp,sizeof(bm),&bm); if(0 == wBitsPixel) { wBitsPixel = bm.bmBitsPixel; } DWORD dwSizeClr = 0; //颜色表字节数 if(wBitsPixel <= 8) { dwSizeClr = (1 << wBitsPixel) * sizeof(RGBQUAD); } //一行的字节数 DWORD dwLineBytes = ((bm.bmWidth * wBitsPixel + 31) & ~31) >> 3; //像素数据字节数 DWORD dwSizeImg = dwLineBytes * bm.bmHeight; BITMAPFILEHEADER bmfh; bmfh.bfType = 0x4D42; //BM bmfh.bfOffBits = sizeof(bmfh) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) + dwSizeClr; bmfh.bfSize = bmfh.bfOffBits + dwSizeImg; bmfh.bfReserved1 = 0; bmfh.bfReserved2 = 0; BYTE* pBmpFile = (BYTE*)malloc(bmfh.bfSize); memcpy(pBmpFile,&bmfh,sizeof(bmfh)); LPBITMAPINFO lpbi = (LPBITMAPINFO)(pBmpFile + sizeof(bmfh)); lpbi->bmiHeader.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER); lpbi->bmiHeader.biWidth = bm.bmWidth; lpbi->bmiHeader.biHeight = bm.bmHeight; lpbi->bmiHeader.biPlanes = 1; lpbi->bmiHeader.biBitCount = wBitsPixel; lpbi->bmiHeader.biCompression = BI_RGB; lpbi->bmiHeader.biSizeImage = dwSizeImg; lpbi->bmiHeader.biXPelsPerMeter = 0; lpbi->bmiHeader.biYPelsPerMeter = 0; lpbi->bmiHeader.biClrUsed = 0; lpbi->bmiHeader.biClrImportant = 0; HDC hDC = GetDC(NULL); GetDIBits(hDC,hBmp,0,bm.bmHeight ,pBmpFile + bmfh.bfOffBits,lpbi,DIB_RGB_COLORS); ReleaseDC(NULL,hDC); CFile f; f.Open(szFile,CFile::modeWrite | CFile::modeCreate); f.Write(pBmpFile,bmfh.bfSize); f.Close(); free(pBmpFile); }
void CTestDlg::OnButton3() { HBITMAP hBmp = CaptureScreen(); if(hBmp) { BmpToClipboard(hBmp); BmpToFile(hBmp, 0,_T("0.bmp")); BmpToFile(hBmp, 1,_T("1.bmp")); BmpToFile(hBmp, 4,_T("4.bmp")); BmpToFile(hBmp, 8,_T("8.bmp")); BmpToFile(hBmp,16,_T("16.bmp")); BmpToFile(hBmp,24,_T("24.bmp")); BmpToFile(hBmp,32,_T("32.bmp")); DeleteObject(hBmp); } } |
当用户单击Button3时，会调用CTestDlg::OnButton3。它做了三项工作：
1、调用CaptureScreen()，将屏幕的DFB转换为DDB；
2、调用BmpToClipboard(hBmp);将DDB复制到剪贴板里；
3、调用BmpToFile(hBmp, 0,_T("0.bmp"));将DDB保存到文件里。
下面逐个进行介绍。
3.1.1 CaptureScreen
屏幕拷贝的实质就是将显存里的DFB提取出来，转换为DDB。
根据图1.1可知，DFB与DDB可通过函数BitBlt相互转换、传输。
现在的问题是：BitBlt只能在两个HDC之间相互传输位图，并不能直接操纵HBITMAP。这里就需要内存HDC。
CaptureScreen的详细讲解如下：
//下面两行代码用来获得屏幕的宽度和高度，单位是像素。
int cx = GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN);
int cy = GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN);
//下面这行代码用来获得屏幕的HDC
HDC hDC = GetDC(NULL);
//创建与屏幕兼容的DDB
HBITMAP hBmp = CreateCompatibleBitmap(hDC,cx,cy);
//创建与屏幕兼容的内存HDC
HDC hMem = CreateCompatibleDC(hDC);
//把DDB选入内存HDC
HGDIOBJ hBmpOld = SelectObject(hMem,hBmp);
//将DFB传输给DDB
BitBlt(hMem,0,0,cx,cy,hDC,0,0,SRCCOPY);
//恢复内存HDC原来的位图
SelectObject(hMem,hBmpOld);
//销毁内存HDC
DeleteDC(hMem);
//释放屏幕HDC
ReleaseDC(NULL,hDC);
3.1.2 BmpToClipboard
BmpToClipboard函数把DDB复制到系统剪贴板内，代码很简单，不用多解释。
3.1.3 BmpToFile
BmpToFile函数用来把DDB转换为DIB，然后把DIB存入文件里。它的参数如下所示：
void BmpToFile(HBITMAP hBmp,WORD wBitsPixel,LPCTSTR szFile)
第一个参数是DDB；
第二个参数是转换为DIB时的颜色位数。0 表示采用DDB的颜色位数，其它的取值有：1、2、4、8、16、24、32。颜色位数越大，颜色数就越多，生成的文件越大；
第三个参数是保存时的文件名。
BmpToFile函数的关键点有：
1、调用GetDIBits，把DDB的位图数据以DIB的格式提取出来；
2、调用f.Write(pBmpFile,bmfh.bfSize);把DIB数据写入文件。下面就是.bmp文件的格式：
图3.1
首先是一个BITMAPFILEHEADER。pBmpFile指向它；
接着是一个BITMAPINFOHEADER。lpbi指向它；BITMAPINFO的第一个成员变量就是BITMAPINFOHEADER型的，所以也可以把lpbi看做BITMAPINFO*；
对于颜色位数小于16的DIB需要定义颜色表，即定义多个RGBQUAD。对于颜色位数大于等于16的DIB，一般是不需要RGBQUAD的。
lpbi->bmiColors指向颜色表。颜色表的项数为(1 << wBitsPixel)，颜色表的字节数为(1 << wBitsPixel) * sizeof(RGBQUAD);
中间还有一个"未定义"，它可以是零字节也可以是多个字节，内容随便填。
最后是像素数据，pBmpFile + bmfh.bfOffBits指向它。
现在再看看GetDIBits的代码：
GetDIBits(hDC,hBmp,0,bm.bmHeight
,pBmpFile + bmfh.bfOffBits,lpbi,DIB_RGB_COLORS);
第5个参数pBmpFile + bmfh.bfOffBits指向像素数据；
第6个参数lpbi是一个BITMAPINFO*。lpbi->bmiColors指向颜色表。
调用GetDIBits将改写颜色表（lpbi->bmiColors）和像素数据（pBmpFile + bmfh.bfOffBits）。
3.2 读取位图文件并显示
读取位图文件并显示的代码有两份。
第一份代码如下所示：
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void CTestDlg::OnButton4() { HBITMAP hBmp = (HBITMAP)LoadImage(NULL,_T("0.bmp") ,IMAGE_BITMAP,0,0,LR_DEFAULTSIZE | LR_LOADFROMFILE); if(hBmp) { BITMAP bm; GetObject(hBmp,sizeof(bm),&bm); CClientDC dc(this); HDC hMem = CreateCompatibleDC(dc.m_hDC); HGDIOBJ hBmpOld = SelectObject(hMem,hBmp); ::BitBlt(dc.m_hDC,0,0,bm.bmWidth,bm.bmHeight,hMem,0,0,SRCCOPY); SelectObject(hMem,hBmpOld); DeleteDC(hMem); DeleteObject(hBmp); } } |
说明：
1、载入位图使用了LoadImage函数。
2、显示位图的步骤：
1）创建一个与屏幕兼容的内存HDC；
2）将载入的位图选入内存HDC；
3）调用BitBlt将内存HDC的内容传输到屏幕HDC上；
4）销毁内存HDC。
第二份代码如下所示：
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void CTestDlg::OnButton5() { CFile f; if(f.Open(_T("1.bmp"),CFile::modeRead)) { DWORD dwSize = f.GetLength(); if(dwSize > sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER)) { BYTE* pBmpFile = (BYTE*)malloc(dwSize); f.Read(pBmpFile,dwSize); BITMAPFILEHEADER*pbmfh = (BITMAPFILEHEADER*)pBmpFile; if(pbmfh->bfType == 0x4D42) { BITMAPINFOHEADER*pbmih = (BITMAPINFOHEADER*)(pBmpFile + sizeof(BITMAPFILEHEADER)); CClientDC dc(this); SetDIBitsToDevice(dc.m_hDC ,0,0,pbmih->biWidth,pbmih->biHeight ,0,0,0,pbmih->biHeight ,pBmpFile + pbmfh->bfOffBits ,(BITMAPINFO*)pbmih ,DIB_RGB_COLORS); } free(pBmpFile); } f.Close(); } } |
说明：
1、载入位图就是打开位图文件，然后将所有内容载入到内存；
2、显示位图没有使用BitBlt，而是使用SetDIBitsToDevice直接把DIB传输到屏幕。其中pBmpFile + pbmfh->bfOffBits指向像素数据，(BITMAPINFO*)pbmih指向BITMAPINFO，pbmih->bmiColors指向颜色表。
